空間轉(zhuǎn)錄組測序技術(shù)
定位和區(qū)分功能基因在特定組織區(qū)域內(nèi)的活躍表達
產(chǎn)品介紹
空間轉(zhuǎn)錄組是從空間層面上解析RNA-seq數(shù)據(jù)的技術(shù)，從而解析單個組織切片中的所有mRNA，從而能夠定位和區(qū)分功能基因在特定組織區(qū)域內(nèi)的活躍表達。
細胞在組織內(nèi)的物理位置是決定其分子特性的關(guān)鍵因素
技術(shù)原理
空間轉(zhuǎn)錄組測序技術(shù)原理
- 1、對新鮮冷凍組織進行切片，并進行成像。
- 2、將組織切片放置在含有與RNA結(jié)合捕獲探針的載玻片上，并進行固定和透化（使細胞中的mRNA得到釋放，并結(jié)合到相應(yīng)的捕獲探針上，從而獲取基因表達信息）。
- 3、以捕獲的RNA為模板進行cDNA合成和測序文庫制備。
- 4、對制備好的文庫進行測序。
- 5、數(shù)據(jù)可視化分析（確定哪些基因得到表達，基因表達量，以及這些基因的空間位置信息）。
10x Genomics空間轉(zhuǎn)錄組測序技術(shù)原理
10x Genomics空間轉(zhuǎn)錄組用于文庫構(gòu)建的每張載玻片上有四個捕獲區(qū)域，每個捕獲區(qū)域的大小為6.5×6.5mm，包含5000個被條形碼標記的點（barcoded spots），每個點的直徑為55 μm，點和點之間中心的距離為100 μm，并且每個點都有一個唯一的barcode序列。
組織切片的細胞中會釋放出mRNA，遷移到每個spot的mRNA會被標記上相應(yīng)的barcode序列，然后進行文庫構(gòu)建并進行測序。
最后，根據(jù)數(shù)據(jù)的條形碼信息對數(shù)據(jù)進行分析，以確定哪些數(shù)據(jù)來自哪個位置，從而實現(xiàn)空間基因表達的可視化。
應(yīng)用方向
-
病理學(xué)
通過添加基因表達維度，得出形態(tài)學(xué)結(jié)論
-
免疫學(xué)
免疫細胞浸潤、免疫細胞中的基因表達特征
-
發(fā)育生物學(xué)
發(fā)現(xiàn)組織背景中與形態(tài)形成有關(guān)的基因
-
神經(jīng)科學(xué)
繪制大腦的各個細胞層、區(qū)分正常與患病的大腦解剖特征
-
腫瘤學(xué)
腫瘤微環(huán)境、腫瘤異質(zhì)性、病程進展、癌癥形態(tài)、腫瘤浸潤淋巴細胞
結(jié)果展示
?小鼠腎臟空間轉(zhuǎn)錄組的mRNA表達及聚類
A代表組織切片的HE染色。B和C分別代表UMI計數(shù)和總基因計數(shù)與組織空間位置的圖像疊加。D代表基于總體差異表達基因的空間聚類結(jié)果，最右邊顯示了cluster2排名前10的特異表達基因。E、F、G、H分別代表了不同基因的空間mRNA表達。
小鼠大腦空間分辨率的基因表達
A代表組織切片的HE染色。B和C分別代表海馬組織的標記基因Tmsb4x和Selenow基因的空間表達情況，結(jié)果顯示這兩個基因在海馬體中顯著高表達，符合已知的基因表達模式
常見問題
數(shù)據(jù)量如何確定
樣本類型、Coverage、表達量不同、數(shù)據(jù)量也會不同，數(shù)據(jù)量推薦≥50k reads pairs per spot，(50% tissue coverage * 5000 total spots) * 50,000 read pairs per spot= 125 million read pairs (250M total reads)。故，推薦數(shù)據(jù)量30G-60G/樣
空間轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)如何可視化？
樣本如何制備？
實驗流程為：新鮮組織取樣-異戊烷凍存-OCT包埋-冷凍切片-染色-顯微鏡觀察-建庫測序 需要客戶準備：新鮮組織取樣–異戊烷凍存（保存或運輸）–OCT包埋–保存或運輸 客戶在制備樣本時，需要準備3份樣本（至少2份），每塊組織樣本不宜過大（長寬高約0.8 cm ）
a.一份用于常規(guī)RNA提取，以確保樣本自身及樣本制備不存在問題，當(dāng)RNA RIN>8時，可進行后續(xù)實驗
b.一份用于正常的切片實驗
c.一份用作備份
空間轉(zhuǎn)錄組的已發(fā)表文獻有哪些？
標題
| 時間 | 期刊 | 題目 | IF | 類別 |
|---|---|---|---|---|
| 2020.01 | Nature Biotechnology | Integrating microarray-based spatial transcriptomics and single-cell RNA-seq reveals tissue architecture in pancreatic ductal adenocarcinomas | 31.864? | PDAC腫瘤異質(zhì)性 |
| 2020.01 | Nature cell biology | Combined single-cell and spatial transcriptomics reveal the molecular, cellular and spatial bone marrow niche organization | 17.428 | 骨髓造血微環(huán)境 |
| 2019.12 | Cell | A Spatiotemporal Organ-Wide Gene Expression and Cell Atlas of the Developing Human Heart | 36.216 | 人類心臟發(fā)育 |
| 2019.04 | Science | Spatiotemporal dynamics of molecular pathology in amyotrophic lateral sclerosis | 41.037 | 肌萎縮性側(cè)索硬化癥 |
| 2018.11 | Nat Protoc | Barcodedsolid-phase RNA capture SpatialTranscriptomics pro?ling mammaliantissue sections | 11.334 | 實驗方法 |
| 2018.10 | Cancer Research | Spatially Resolved Transcriptomics Enables Dissection of Genetic Heterogeneity in Stage III Cutaneous Malignant Melanoma | 8.378 | 黑色素瘤異質(zhì)性 |
| 2018.06 | Nat Commun | Spatial maps of prostate cancer transcriptomes reveal an unexplored landscape of heterogeneity | 11.878 | 前列腺癌異質(zhì)性 |
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