自从空间转录组学技术被Nature评为2020“年度技术”以来，空间转录组学方法推动了生命科学的诸多关键发现，确立了其作为深入表征驱动健康发育、疾病发病机制、治疗反应等的细胞和分子事件的必要工具。
你是否对空间转录组学技术的前景十分感兴趣，但对这项技术还心存疑问？例如：如何确保它是针对特定研究问题的适当且可行的解决方案？如何在日渐增长空间转录组学技术工具中找到最适合你课题研究的那一个?不妨一起来看看组织和空间生物学专家是怎么说的。
#01
从问题出发
和计划任何实验的方法一样，从问题出发才能够使你更好地找到一种深入研究的方法。
胰腺瘤内异质性如何影响治疗反应?
急性呼吸窘迫综合征炎症的细胞和分子驱动因素是什么?
人子宫内膜的结构在月经期间是如何变化的?
……
有许多研究用例非常适合空间转录组学技术。Melissa Leone博士引用了著名的人类细胞图谱联盟来捕捉空间技术的一个重要应用：“现在我们知道每个器官中有什么细胞，但它们位于哪里?”
除了阐明细胞在器官中存在的位置之外，Leone博士还指出，一些研究试图确定复杂组织网络中细胞之间的关系。特定细胞类型和组织结构本身的共定位如何影响细胞功能和生物学结果?以肿瘤微环境为例，是什么原因导致一个细胞入侵肿瘤，而另一个细胞仍然被排除在外?“基于这些问题，实际上，你需要看到一个细胞会入侵和另一个细胞不会入侵之间的差异，”这需要在它们的形态背景下观察细胞。
你的研究问题属于这些用例中的任何一个吗?弄清这些问题将帮助你的课题研究有一个良好的开始。
#02
填补方法上的空白
对进行空间实验的兴趣可能是由于其他技术限制或需要在空间环境中为特定研究问题找到新的分析物。为了更好地回答这些问题，定义你希望从空间技术中寻找的技术能力是很重要的。例如:
你需要获取什么样的分析物--RNA还是蛋白质?
你需要什么样的分辨率才能有效地可视化组织环境中的分析物?
你是否需要获得多种分析物以更好地解决问题?
看整个组织切片还是只看一小块感兴趣的区域更容易找到你要找的东西?
……
继续以肿瘤微环境为例，Leone博士回忆了最近与一位病理学家的谈话：
“我问他，为什么你要做空间转录组学，为什么你现在要进入这个领域?他说：‘嗯，因为我必须这么做。我要看看发生了什么。bulk RNA-seq不能得到我想要的结果，所以我要用空间序列。’他的这些细胞在蛋白质水平上看起来完全一样。但有些能够侵入(肿瘤)，有些不能，所以他说，‘现在我想研究RNA水平。’”
从另一个实验的角度进行一个空间实验来完善你已经知道的某个生物系统也可能是必要的。数据整合方法可以让研究人员结合单细胞和空间转录组数据来构建该组织的更完整的轮廓。Leone博士说：“这实际上是利用空间数据和单细胞数据来了解生物学上到底发生了什么。”
#03
组织类型值得关注
当考虑空间转录组学方法时，你感兴趣的组织也十分值得关注。哪一种空间试剂符合你得到的组织样本?相容性将由组织来源的物种和器官以及切除后的组织处理方式决定。通常，组织将被新鲜冷冻或福尔马林固定，石蜡包埋(FFPE)。
这些是特别重要的考虑因素，因为一些空间溶液的化学性质将与任何物种相容，而另一些可能只与少数物种相容。这也适用于组织治疗。组织制备的方式会对分析物（如RNA）和整体数据质量产生影响。
#04
关于空间技术的常见问题
在正式开展课题前，一起来看看其他研究人员是如何找到他们关于空间技术问题的答案的。
> 我能hold住整个工作流程么？
研究组织是一个不小的壮举，以组织为中心的空间测序工作流程有很多不同的方面，比如组织染色和显微镜，这对许多研究人员来说可能是前所未有的。除了前期组织和片子准备，还需善于建库和测序。Leone博士说，成功进行这种空间实验的关键是合作。每个研究人员都有其擅长和不擅长的领域。因此，团队协作很重要。
> Leone博士解释道：
“‘我要在哪里完成这些工作?“一些研究人员不知道如何切割组织，但他们知道如何进行显微镜检查。或者他们有切割组织的专业知识，但他们对分子生物学一无所知。所以我经常解释说，‘我们现在正处于一个非常酷的科学阶段，我们正在结合三种非常不同的模式来创建这个惊人的数据集。我们正在将组织学和影像学结合起来，这是它们各自的领域，现在我们也加入了分子生物学。”
从Leone博士的角度来看，前沿数据集的回报让与其他科学家建立联系以建立工作流程的努力变得更加有价值：“我们可以利用所有这些模式和其他人的专业知识来得出这些数据，这是非常惊人的。所有这些工作都是值得的。”
Leone博士还提醒道，面对新工作流程的挑战，有两种可能的应对方法。“一些研究人员可能会说，‘我不知道这是什么，我不会做的。’”或者，一些研究人员属于过度自信但准备不足的那一类：“所以他们会说，‘好吧，我不了解组织，’然后他们就去做，这是一场灾难。”
当然，这并不意味着不鼓励尝试。Leone博士强调，“到2030年，这可能会成为主流，但在今天，它已经相当先进了。你正在使用一种先进的技术，但考虑到产生这些数据所涉及的一切。值得做的事情。它值得你付出一些努力。”
> 我能搞定数据分析么？
这是一个非常重要的问题，需要在开始空间实验之前进行前期工作，以确保拥有适当的数据分析工具和工作流程。在空间测序数据中寻找发现可能需要与经验丰富的生物信息学家合作。但这不是你唯一的选择。除了商业空间解决方案之外，还有许多第三方工具和免费提供的数据分析平台，你可以使用它们进行分析。事实上，数据分析工具的可用性和支持可能是评价空间技术的一个重要方面。
不妨花点时间来探索一些空间基因表达数据集。数据是如何可视化的?可视化工具是否直观、易于使用和导航?是否有明确的技术培训和支持渠道?在做出关于平台的决定之前，你应该确信自己能够获得所需的帮助。
#05
利用空间转录组学克服研究障碍
在进入空间转录组学领域之前，你需要考虑的最重要的问题之一是，使用这项技术是否会显著影响你目前面临的研究障碍。在组织环境中读出的基因表达如何帮助回答你的问题?当你看到其他研究人员如何利用空间基因表达技术来进行新发现和推进他们的研究项目时，你可能会理解这一点。
或者，错过空间背景会如何影响你的研究进展? Leone博士重新阐述了同样的考虑：“如果我们不看看你的T细胞和癌细胞的位置，我们就不知道在相互作用中发生了什么。如果我们看到它真的很远——或者我们在单细胞图谱上看到所有这些东西，但如果我们不能看到细胞之间的相对位置，我们就会丢失大量信息。”
这种影响也可能不局限于一个实验，而是局限于你更广泛的研究项目和你想问的问题的进展。Leone博士继续说：“我想我们都知道，如果你知道东西之间的距离，你就能设计出更好的后续问题。因为做空间实验并不是结束。这仅仅是个开始。这对你接下来要问的问题有什么影响呢?”
网友评论