空間轉錄組--2020年年度技術學習摘引筆記 1. 什麼是空間轉錄組 2.技術發展 3.基本原理 4. 應用 5. 參考資料

1. 什麼是空間轉錄組

空間轉錄組是一種用於從空間層面上解析RNA-seq數據的技術,從而解析單個組織切片中不同空間位置上的mRNA的表達信息。
與單細胞RNA測序或組織樣本RNA測序相比,通過空間轉錄組技術可獲取組織中具體位置的轉錄信息,爲研究提供有效數據支撐。

2.技術發展

現有的空間轉錄組技術主要分爲兩類:一類是基於雜交和成像的方法,例如smFISH,Branched FISH;另一類是基於測序的方法,包括TIVA,ISS,FISSEQ等。smFISH,Branched FISH等靶向方法在分析的細胞數量和檢測靶點的數量上都受到限制。而上述基於測序的方法雖然是可作爲非靶向的篩選手段,但能夠分析的細胞數量仍處在較低水平。
中國科學院上海生命科學研究院利用一種稱爲Geo-seq的技術,整合激光顯微切割技術和微量RNA-seq技術,重建了小鼠不同發育時期的三維空間轉錄組圖譜。其實該技術的第一篇文章發表於2016年,繪製了小鼠早期胚胎原腸運動中期(E7.0 late mid-streak stage)精細的三維分子圖譜,揭示了小鼠細胞譜系建立過程中的空間轉錄組特徵、轉錄因子和信號通路調控網絡。然而該技術的工作量十分巨大,首先需要將胚胎進行連續切片,之後再利用LCM將每一個切片分成4~6個區域,每個區域的微量組織再分別進行RNA抽提,微量RNA擴增、建庫和測序的流程。
2016年,另一項發表在Science上的工作,則利用基因芯片技術將位置信息保留在芯片上,再利用二代測序技術對組織中的RNA進行測序,從而生成了組織切片上完整的基因表達圖像

3.基本原理

組織冷凍切片附在空間轉錄組載片上時,條形碼引物結合並從組織中捕獲鄰近的mRNA。被捕獲的mRNA開始逆轉錄,得到的cDNA中包含了空間條形碼。

4. 應用

10x Genomics空間轉錄組技術可以應用於腫瘤、免疫、發育、神經和病理等研究方向。
10x Genomics公司已經測試完畢的組織類型有:
:心臟、腎臟、卵巢、乳房、淋巴結、大腦、大腸、肺、脾臟
小鼠:大腦、眼睛、心臟、腎臟、大腸、肝臟、肺、卵巢、四頭肌、小腸、脾臟、胃、睾丸、甲狀腺、舌頭
大鼠:大腦、腎臟、心臟

5. 參考資料

  1. https://zhuanlan.zhihu.com/p/101370236?utm_source=wechat_session

  2. https://www.sohu.com/a/369792095_464200

  3. 生物通文章《《Nature Methods》2020年度技術:空間轉錄組學》

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