什么是空间转录组学
空间转录组学是一种创新的方法，用于在空间维度上深入解析RNA测序数据，能够全面描绘每张组织切片中mRNA的分布情况。该技术使研究人员能够精确定位特定组织区域中活跃表达的功能基因，并对其进行差异化识别。由于细胞是构成生物体的基本单位，其生物学功能依赖于与空间特异性微环境的协同作用，因此，掌握空间定位信息对于研究细胞生物学、肿瘤学及发育生物学机制至关重要。
得益于显微成像技术（包括超分辨率成像和单分子成像）以及多色原位杂交技术的持续进步，我们对细胞和组织结构及其功能的理解正在迅速深化。同时，测序技术的发展使我们能够对以往难以研究的细胞或组织进行基因表达的定量和定性分析。空间转录组学通过将显微成像技术与测序技术相结合，在获取基因表达数据的同时尽可能保留样本的空间信息，从而为科研人员提供具有深远意义的突破性发现。
FFPE空间转录组测序
随着空间转录组学技术的不断进步与创新，许多技术难题正逐步被攻克。近期，10x Genomics在将空间转录组技术成功应用于福尔马林固定石蜡包埋（FFPE）组织切片中取得了重大突破，克服了其在空间基因表达分析中的局限性，为进一步探索空间信息提供了强有力的支持。Visium空间基因表达技术巧妙地将组织学与高通量RNA测序结合，大大拓宽了单细胞测序技术中样本处理的种类与范围。该技术适用于病理生理学等多个研究领域，支持对人类和小鼠超过18,000个基因的全面转录组分析，可深入研究任意通路的基因表达、组织异质性分析以及在不同组织形态学背景下揭示细胞类型与状态。
博凯森的10x Genomics Visium空间转录组测序服务
博凯森提供的空间转录组测序服务是一项突破性技术，采用先进的10x Visium平台，实现组织中完整基因表达的精准原位转录组分析。这种方法不仅揭示基因表达的水平，还能够准确定位基因在组织空间中的表达位置。通过这种方式，研究人员可以直观观察并比较组织中不同功能区域的差异性基因表达情况，从而深入探索组织功能与疾病机制，为健康与疾病研究提供强有力的研究工具。
Source: 10x Genomics
10x Genomics Visium空间转录组测序原理
空间基因表达解决方案的核心技术在于其特殊的玻片。每张玻片上有四个精确划定的捕获区域，每个区域为6.5 x 6.5毫米，呈四方框排列。每个捕获区域内部包含5000个带条形码的捕获点，每个点直径为55微米，点与点之间的中心距离为100微米。每个捕获点都带有一个独特的空间条形码，用于标识与区分各个点。同时，每个探针上还有一个独特的UMI（唯一分子标识符），可区分单细胞中不同的转录本并消除PCR重复，从而实现绝对定量。
当组织切片中的细胞释放RNA后，RNA迁移至各个捕获点并与相应的条形码结合。之后，这些RNA经历建库与测序流程。利用探针数据中的条形码信息，我们可以精确地将数据映射回原始的空间位置，从而实现空间基因表达的可视化。
Visium空间数据分析流程. (Dmitrii Shek et al,. Methods Protoc. 2023)
空间转录组测序实验步骤
对新鲜冷冻的组织样本进行精确切片，并使用先进的成像技术进行组织可视化；
将组织切片置于特殊设计的玻片上，玻片表面涂有RNA专用捕获探针。经固定和透化处理后，细胞内的mRNA释放并与捕获探针结合，实现基因表达信息的精准捕获；
利用捕获到的RNA进行cDNA合成与文库构建，确保下游分析的准确性；
文库经高通量测序后，全面获取基因表达数据；
通过数据可视化分析，精确定位并定量表达基因，进一步解释其空间定位信息。
空间转录组测序服务流程
Visium 新鲜冷冻组织样本空间基因表达服务流程：
Visium FFPE组织样本空间基因表达服务流程：
服务规范说明
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样本要求 新鲜组织: 6.5mm^3 FFPE: 6.5mm^3; DV200 > 50% 支持物种: Human, Mouse, Rat. 其他物种请咨询. |
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Sequencing 测序平台: Illumina NovaSeq 6000 测序模式: PE150 Sequencing 数据量: 每个spot不少于 50k read pairs. |
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生物信息学分析 我们提供定制化的生物信息学分析服务，包括： 原始测序数据 测序数据质量评估与过滤 Spot质量控制 数据比对 数据标准化处理 Spot聚类分析 Spot亚群分析 Marker分析 细胞类型鉴定 解剖区域注释 细胞通讯分析 样本间差异分析 注释区域间差异分析 |
样本制备
在样本制备过程中，尤其是组织样本的处理，务必注意一个关键事项：应避免使用液氮速冻，因为快速冷却可能会对细胞结构造成损伤。10X Genomics官方推荐的组织样本快速冻存方法是使用包埋OTC的戊烷进行冷冻。在实际操作中，许多研究者在单细胞实验中的悬液制备步骤中常常遇到困难。即使经过多次消化处理，依然难以获得符合上机要求的单细胞悬液。即便勉强上机，也可能面临细胞状态差、捕获效率低、多细胞混杂等风险。相较之下，空间转录组实验的流程相对简化。在有经验公司的指导下，组织样本经合理冻存后，后续的透明化、染色、固定、再透明化、建库、测序与分析等步骤均可交由专业公司完成，可为科研人员节省大量时间。
服务优势
高质量切片：凭借丰富的切片与贴片经验，我们针对不同组织开发了优化的切片解决方案。
自动化分析：成熟的分析流程可实现快速、准确的空间转录组数据解读。
标准化质控：丰富的实践经验帮助我们建立了一套标准化的质量控制体系。
专业技术团队：我们的技术团队在项目方案设计、实验操作及售后分析方面拥有多年经验。
全流程服务：提供从组织冷冻保存、包埋、贴片、切片、透明化、建库测序到数据分析的全流程服务。
Figure 1. Spot clustering and image integration. (Source: 10x Genomics)
Figure 2. Gene expression pattern in spatial resolution. (Source: 10x Genomics)
Figure 3. mRNA expression and clustering map of spatial transcriptome. (Source: 10x Genomics)
