基于细胞群落的新型空间转录组学方法

空间转录组学是一个快速发展的领域，旨在捕捉组织内细胞的转录组特征和空间关系。目前的方法存在一些局限性，如需要有针对性的Panel组装的先验知识、缺乏单细胞分辨率或通量低等。.¹

由苏黎世联邦理工学院Andreas Moor领导的研究人员于2023年11月在《Nature Communications》上发表了一种新方法，克服了这些限制，实现了对空间上不同的组织小生境进行无监督、高通量和单细胞分辨率的分析。这种方法利用现有的单细胞测序平台，如BD Rhapsody™ 单细胞分析系统，是研究不同组织小生境之间细胞组成和基因表达差异的有力工具，也是空间转录组学领域现有技术的重要补充

揭示局部组织微环境

在这项研究中，Handler等人开发了一种新方法——片段测序（fragment-seq），该方法结合了部分组织解离、基于片段大小使用大片段生物分选仪分选细胞群落（片段）、使用脂质标记条形码进行细胞散列以及单细胞RNA测序。通过利用标志性基因或细胞类型的空间邻近性，片段测序可以重建片段在组织内的原生位置，如肝脏分区或转移小生境。

片段测序分析用于剖析荷瘤小鼠肝脏中空间上不同的小生境，突出了免疫分区和肿瘤微环境的重要性。研究人员利用先前确定的肝脏内皮细胞分区特异性基因表达特征，沿门静脉中轴重建了一个片段的原生位置。他们确定了不同区域的肝脏内皮细胞和Kupffer细胞中表达不同的基因。通过分子制图（一种高度复用的荧光原位杂交方法）对代谢基因和配体-受体相互作用的分区模式进行了验证。根据片段与转移部位的关系进行分组，如果片段包含转移细胞，则定义为“近端”，如果不包含转移细胞，则定义为“远端”。近端区域的巨噬细胞/单核细胞和转移细胞比例明显较高，而Kupffer细胞和肝脏内皮细胞的数量则有所减少。在转移-邻近部位观察到表达C1q的巨噬细胞丰度增加，据报告，这些巨噬细胞在许多癌症中参与T细胞耗竭和不良预后。研究揭示了许多涉及巨噬细胞/单核细胞衍生配体和T细胞上整合素受体的空间富集相互作用，这些相互作用可能参与促进肿瘤发生。

研究人员还证明，只需对单细胞解离方案稍作调整，片段测序就能轻松适用于其他组织类型和物种。他们根据小鼠脾脏和人类克罗恩病活检创建了原理验证数据集。对于后者，他们引入了基于顺序过滤和手动选取片段的片段大小选择，从而在没有昂贵的生物分选仪的情况下也能进行片段测序。他们的研究表明，片段测序可以根据有无活化的成纤维细胞来区分克罗恩病样本中的纤维化和非纤维化微环境。

片段测序是一种研究不同组织小生境之间细胞组成和基因表达差异的有力工具，也是空间转录组学领域现有技术的重要补充。它结合了单细胞分辨率、高通量和整个组织无监督空间假设生成等优势。