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空间转录组学研究案例简析

2020.2.05

01空间转录组研究解析前列腺癌异质性特征[1]

影响因子：11.878

发表时间：2018.06

发表期刊：Nat Commun

肿瘤内异质性是当今癌症治疗中最大的挑战之一。在这里，研究人员使用空间转录组学（ST）技术研究整个多灶性前列腺癌的全组织基因表达异质性。利用一种新的去卷积方法，分析12个区域的近6750个组织区域的转录组，并提取不同组织成分（如基质，正常腺和PIN腺，免疫细胞和癌症）的独特表达谱。通过区分健康和患病区域，分析前列腺癌进展过程中的基因表达变化。该研究与病理学家的注释相比，更准确地描绘了癌灶的范围。该研究在邻近肿瘤区域的基质中鉴定基因表达梯度，以使肿瘤微环境重新分层。该研究是对前列腺癌无偏分析的第一步，为将来更加深入研究的打下基础。

图注：实验设计方案

02空间转录组学用于黑色素瘤异质性研究[2]

影响因子：8.378

发表时间：2018.10

发表期刊：Cancer Research

该探索性研究将空间转录组应用于黑色素瘤研究，证明了淋巴结转移中肿瘤内和肿瘤间基因表达的异质性。该研究利用4个临床样本的8个切片实验，得到2200多个组织区域的空间转录组数据。该研究确认了组织学实体与基因表达之间的匹配，也揭示了比组织病理学分析更加可靠的转录特征。

图注：通过使用无监督因素分析，我们不仅确认了恶性和非恶性组织区域，而且还鉴定了淋巴样转移灶中各种表达“克隆”以及所描述的淋巴组织中位置依赖性表达模式。

03空间转录组用于肌萎缩性侧索硬化症研究[3]

影响因子：41.037

发表时间：2019.04

发表期刊：Science

肌萎缩性侧索硬化症（ALS）是由于运动神经元变性导致的骨骼肌神经支配失调引起。运动神经元和神经胶质之间的相互作用会导致运动神经元的丧失，但是在完整的脊柱组织中驱动这些过程的分子事件的时空顺序仍然知之甚少。在这里，研究人员使用空间转录组学来获得疾病过程中小鼠脊髓以及来自ALS患者的死后组织的基因表达检测结果，以发现ALS中潜在的分子机制。该研究确定了在早期时间点小胶质细胞和星形胶质细胞之间通路动态的区域差异，并辨别ALS和人类死后脊髓的鼠模型之间共享的几种转录途径中的扰动。

图注：ALS疾病进展过程中基因表达的时空动态变化

这三篇沉甸甸的文章充分凸显了空间转录测序在疾病研究中的优势：时间空间加上每个细胞的基因表达特征，使我们可用从一个全新的立体角度就理解疾病的发生过程。同样，其他的疾病发生过程是否可用借助该平台进行研究？平台只是一个工具，只要运用的合适恰当，定会绽放光彩。

参考文献：

1. Berglund, E., J. Maaskola, N. Schultz, et al., Spatial maps of prostate cancer transcriptomes reveal an unexplored landscape of heterogeneity. Nat Commun, 2018, 9(1).

2. Thrane, K., H. Eriksson, J. Maaskola, et al., Spatially Resolved Transcriptomics Enables Dissection of Genetic Heterogeneity in Stage III Cutaneous Malignant Melanoma. Cancer Res, 2018, 78(20): 5970-5979.

3. Maniatis, S., T. Äijö, S. Vickovic, et al., Spatiotemporal dynamics of molecular pathology in amyotrophic lateral sclerosis. Science, 2019, 364(6435): 89-93.

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周锦帆