单细胞转录组测序技术（scRNA-seq）的特点在于提供详实的每个细胞的转录表达信息，识别组织内的细胞亚型，但是在必要的scRNA-seq组织分离步骤中，破坏了来源组织的空间组成信息。空间转录组测序技术的特点在于提供了完整的组织空间位置信息，但是得到的信息无法达到单细胞分辨率。因此，可将scRNA-seq与空间转录组测序技术联合，综合两种技术可实现将不同单细胞的亚群进行空间定位，对空间转录组的位置区域进行细胞类型注释，可增加我们对特定细胞亚群及其在发育、稳态和疾病中的相互作用的理解。
下面就跟小编一起，结合近期发表文章，来了解下两种技术结合可以解决的科学问题。
一、结直肠癌肝转移研究
发表杂志：Cancer Discovery ( IF: 39.397 )
发表时间：2021.08
肝转移是结直肠癌死亡的主要原因，表现出高度异质性和抑制性免疫微环境。探究结直肠癌肝转移(CRLM)的单细胞和空间图谱，可增加对于CRLM的理解。本研究结合单细胞转录组和空间转录组学技术，对来自24名患者的97个匹配的样本进行了测序。发现免疫微环境显示出从原发部位到转移部位的动态细胞和空间变化。在新辅助化疗(NAC)治疗后，免疫表型在有反应的患者中经历了抗肿瘤重塑，但在无反应的患者中转向更多的免疫抑制，其中免疫抑制细胞在转移部位重新编程。本研究结果强调了有效NAC治疗对可切除CRLM患者的有利影响，并允许在选定的患者中进行数据驱动的新型治疗组合设计，例如NAC加免疫治疗。总之，本研究描述了转移的免疫进化，并揭示了肿瘤如何对新辅助化疗做出反应。
单细胞转录组和空间转录组学揭示了CRLM的免疫景观
二、急性呼吸窘迫综合征靶点研究
发表杂志：Nature( IF: 49.962 )
发表时间：2020.11
本文中研究人员以甲型流感病毒感染小鼠为研究急性呼吸窘迫综合征（ARDS）的模型，对肺部CD45阴性细胞进行了单细胞转录组测序分析，分离出3个主要的细胞群，发现了成纤维细胞随着感染时间呈现出明显的转录状态改变，并根据基因表达情况将其分为3个亚群（resting，DRFibs，IRFibs），通过在呼吸窘迫最严重的时候对小鼠肺部切片进行空间转录组测序分析，发现ADAMTS4的表达限制在肺泡附近的炎症部位，提示了远端气道DRFibs表达ADAMTS4是一个重要的反应节点；最后，研究人员在病毒感染患者中还发现ADAMTS4的水平与感染的严重程度有关。综上，ADAMTS4可以作为一个包括急性呼吸窘迫综合征在内相关疾病的治疗靶点。
严重甲型流感病毒感染过程中CD45阴性细胞的单细胞基因表达谱分析
三、肠道发育机制研究
发表杂志：Cell ( IF: 41.582 )
发表时间：2021.02
本文中研究人员从代表不同发育时间点和组织位置的17个单独胚胎中收集77个肠道样本，利用单细胞转录组测序技术确定了101个细胞状态，包括上皮细胞和间充质祖细胞群以及与关键形态发生相关的重要阶段过程。并利用空间转录组技术对来自整个肠道发育的组织进行了分析，在每张切片中确定了映射到离散位置的5-13个点簇，以上述scRNA-seq图谱为参考，通过因子分析以确定每个聚点可能的单细胞组成，从而在空间上定位所有scRNA-seq簇。此外，本文中还描述了隐窝-绒毛轴形成的原理，神经、血管、间充质形态发生和肠道的免疫种群，鉴定了发育中的成纤维细胞和肌纤维细胞亚型的分化层次，并阐述了它们的不同功能。最后，该研究分享了胎儿肠道发育的时空分析资源（STAR-FINDer）在线数据资源库，为该领域的进一步发展提供见解。
肠发育图谱研究技术路线
四、人鳞状细胞癌成分和空间结构研究
发表杂志：Cell ( IF: 41.582 )
发表时间：2020.07
本文中研究人员对10个皮肤鳞状细胞癌患者的癌变和配对正常样本进行单细胞转录组测序，在正常皮肤中观察到三个主要的角质细胞（KC）亚群，在癌变的角质细胞中，发现了一个新的肿瘤特异性细胞亚群（TSK）。然后结合6个病人肿瘤组织冰冻切片的空间转录组测序数据，揭示了肿瘤空间微环境及TSK的通讯机制；此外，研究人员观察到免疫抑制的多种特征，包括T调节细胞（Treg）与CD8 T细胞共定位于分隔的肿瘤基质中。最后，利用肿瘤异种移植物的单细胞表征和体内CRISPR筛选鉴定了肿瘤发生中起关键作用的特定肿瘤亚群富集基因网络。本研究定义了cSCC肿瘤和基质细胞亚群，它们相互作用的空间微环境以及它们参与的癌症通讯基因网络。
研究技术流程图及cSCC和正常皮肤的单细胞转录组细胞图谱
参考文献：
1. Longo SK, Guo MG, Ji AL,Khavari PA. Integrating single-cell and spatial transcriptomics to elucidateintercellular tissue dynamics.Nat Rev Genet.2021; 22(10): 627-644.
2. Wu Y, Yang S, Ma J, etal. Spatiotemporal immune landscape of colorectal cancer liver metastasis at single-celllevel. Cancer Discov. 2021.
3. Boyd DF, Allen EK,Randolph AG, et al. Exuberant fibroblast activity compromises lungfunction via ADAMTS4.Nature. 2020; 587(7834): 466-471.
F4. awkner-Corbett D,Antanaviciute A, Parikh K, et al. Spatiotemporal analysis of human intestinaldevelopment at single-cell resolution.Cell. 2021; 184(3): 810-826.
5. Ji AL, Rubin AJ, ThraneK, et al. Multimodal Analysis of Composition and Spatial Architecture in HumanSquamous Cell Carcinoma.Cell. 2020; 182(2):497-514.
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