为探究细胞生物系统的功能，需要对空间组织结构进行剖析。空间转录组技术是一项集成于测序和成像的新技术，可以检测空间组织结构中的基因表达信息，同时将信息进行成像，进而分析细胞分群的功能。近几年，空间转录组学迅速发展，2020年被Nature Methods评为当年的年度技术，并在2022年被Nature评为2022年重点关注技术。该技术为什么能屡获殊荣呢？又怎么进行成果转化呢？让小编带您来了解一下吧~
空间转录组测序（Spatial transcriptomics sequencing，ST-seq）是从空间层面上解析RNA-seq数据的技术，能够解析单个组织切片中的所有mRNA，从而定位和区分功能基因在特定组织区域内的活跃表达。借此，可以通过分析，将细胞，基因表达和通路相关联，在探索组织学特征的同时，还能继续探索神经生物学、发育生物学等分子机制。
图1 ST技术的发展方向[1]
下面就让小编用几篇文章，带您了解一下空间转录组的发文思路吧~
案例1：蝾螈端脑再生
发表题目：Single-cell Stereo-seq Reveals Induced Progenitor Cells Involved in Axolotl Brain Regeneration
发表期刊：Science（IF：63.714）
发表时间：2022年9月
技术类型：时空组学技术（Stereo-seq）
样本详情：墨西哥钝口螈（Ambystoma mexicanum）不同发育阶段的端脑样本：破膜后第一次进食、前肢生长完成、后肢生长完成、青少年阶段、成年阶段和变态阶段。蝾螈端脑损伤处理后不同天数的再生阶段（days post-injury，DPI）样本：对照组（青少年阶段）、2DPI、5DPI、10DPI、15DPI、20DPI、30DPI和60DPI。
研究内容：本研究通过Stereo-seq，绘制了首个蝾螈端脑发育及再生的时空单细胞转录组图谱，通过生物信息学分析及ISH实验验证发现标注的细胞类型具有明显的空间分布、分子特征和功能。且在伤口部位鉴定到了蝾螈端脑再生过程中的重要神经干细胞亚型（reaEGC），并比较了其状态与发育时期神经干细胞的相似性，从而确认了蝾螈端脑发育和再生的细胞分化存在一定的相似之处，同时也有各自特异的分子调控通路。该研究深化了对机体组织器官自我修复与原位再生的认识，从而为脊椎动物大脑再生提供了新的见解。
图2 成年蝾螈端脑时空图谱[2]
案例2：大豆根瘤
发表题目：Integrated single-nucleus and spatial transcriptomics captures transitional states in soybean nodule maturation
发表期刊：Nature Plants（IF：17.352）
发表时间：2023年4月
技术类型：scRNA-seq、Stereo-seq
样本详情：感染根瘤菌12天、21天的根瘤
研究内容：本研究通过scRNA-seq和Stereo-seq，建立了大豆根瘤单细胞转录图谱。研究结果表明根瘤的中央侵染区存在非侵染细胞，其在根瘤发育过程中形成功能不同的亚群。同时，也发现了一种具有富集参与根瘤菌侵染结瘤基因的根瘤菌侵染细胞的过渡亚型。该研究提供了以单细胞的角度来理解根瘤菌-豆科植物的共生关系，为豆科植物根瘤发育动态机制提供了数据支持。
图3 中央侵染区不同细胞亚型的区分[3]
案例3：拟南芥
发表题目：The single-cell stereo-seq reveals region-specific cell subtypes and transcriptome profiling in Arabidopsis leaves
发表期刊：Developmental Cell（IF：13.417）
发表时间：2022年5月
技术类型：Stereo-seq
样本详情：6周龄的拟南芥茎生叶，拟南芥品种为野生型Columbia-0
研究内容：研究基于Stereo-Seq，通过结合植物细胞具有细胞壁的特性，首次在植物研究领域中应用并绘制了拟南芥(Arabidopsis)叶片的单细胞空间转录组图谱，并通过区分细胞亚型，鉴定到上表皮和下表皮细胞以及海绵状和栅栏状叶肉细胞之间微妙的转录差异。此外，研究发现了从主叶脉到叶缘的细胞类型特异性基因表达梯度，从而发现了维管细胞和保护细胞不同的空间发育轨迹。该研究为单个细胞的物理位置在植物叶片的发育和功能机制的相关研究奠定了基础。
图4 scStereo-seq应用流程及拟南芥叶片表达分布[4]
综上所述，空间转录组的研究不仅涉及动物、植物等多类型物种，且与单细胞转录组测序联合分析为组织表征提供信息。故此，极智基因特推出多款测序策略供您选择，详情如下：
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参考文献：
[1]Tian L, Chen F, Macosko EZ. The expanding vistas of spatial transcriptomics. Nat Biotechnol. 2022;10.1038/s41587-022-01448-2.
[2]Wei X, Fu S, Li H, et al. Single-cell Stereo-seq reveals induced progenitor cells involved in axolotl brain regeneration. Science. 2022;377(6610):eabp9444.
[3]Liu Z, Kong X, Long Y, et al. Integrated single-nucleus and spatial transcriptomics captures transitional states in soybean nodule maturation. Nat Plants. 2023;9(4):515-524.
[4]Xia K, Sun HX, Li J, et al. The single-cell stereo-seq reveals region-specific cell subtypes and transcriptome profiling in Arabidopsis leaves. Dev Cell. 2022;57(10):1299-1310.e4.
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