空间转录组技术作为2020年最靓的仔，积极活跃在生命科学的各个领域，和其他组学小伙伴的互动更是备受科研仔们的关注。最近，空间转录组和其他组学伙伴联合解析出了“跨时间和空间表征皮肤伤口愈合”的相关机制，相关文章“Integrated spatial multi-omics reveals fibroblast fate during tissue repair”于2021年4月4日发表在了bioRxiv上。所以，一直关注空间的小伙伴们，让我们一起看看这个新鲜出炉的空间多组学小tips能带给我们怎样的惊喜吧~
一、 研究概况
皮肤组织损伤导致成纤维细胞引起的疤痕纤维化，目前再生伤口愈合的治疗仍然难实现，部分原因是成纤维细胞程序性和对损伤的适应性原理仍不清楚。
作者结合空间转录组，多组学技术，在空间水平上推测成纤维细胞表观基因组，从而确定组织损伤后的一系列机制，这些发现对研究复杂器官的组织修复具有重要意义。
二、 研究内容及结果
1.对损伤反应性成纤维细胞进行多组学研究（Bulk RNA-seq、scRNA-seq、scATAC-seq）
通过Bulk RNA-seq技术，发现与未受伤皮肤相比，组织内部和外部伤口成纤维细胞的基因表达有显著差异，利用scRNA-seq技术，确定了四个成纤维细胞亚群，它们在伤口区域之间的分布有较大的差异。
图1 Bulk RNA-seq和scRNA-seq
为了评估伤口愈合中与成纤维细胞活化和谱系分化相关的表观基因组变化，作者将scATAC数据与scRNA数据进行联合，针对特定peak和motif进行评估以及每个亚群进行富集分析。根据在伤口愈合过程中的推断作用来临时表征每个亚群：“机械纤维化”、“活化应答者”、“重塑”和“增殖子”成纤维细胞。
2.利用空间转录组技术探究伤口愈合模型组织
为进一步探索成纤维细胞异质性在伤口愈合中的意义，作者针对皮肤样本开展10X Visium空间转录组技术，在POD 2、7和14（伤口愈合过程中重要时间点）以及未受伤的皮肤中对支架Rainbow小鼠伤口愈合模型的组织进行了空间转录组分析。
愈合伤口的表皮层、真皮层和皮下层很容易在组织学上识别，并且还发现它们基于基因表达独立地聚集在一起。观察突出伤口愈合细胞类型的基因Krt6b、Pdgfra和Msr1在皮肤组织的表达具有空间特异性。
图2小鼠伤口愈合模型组织进行空间转录组
结合单细胞转录组数据，发现在POD 7和POD 14真皮顶端和基底区域之间存在明显空间差异，细胞在更内部的伤口区域显示出明显更少的转录多样性，进一步支持成纤维细胞在组织修复过程中会向内增殖、分化。
三、空间多组学小tips
利用空间转录组和scRNA-seq、scATAC-seq 、Bulk RNA-seq多组学技术，研究小鼠皮肤损伤模型，阐述了成纤维细胞在伤口愈合过程中的起源、损伤激活和分化轨迹，对于制定促进组织修复的治疗策略至关重要。
四、结语
本研究展示了10X visium空间转录组结合多组学联合分析的新思路，对探究复杂组织的损伤修复机理开拓了新的方向。空间转录组结合单细胞以及其他多组学技术的新分析方法层出不穷，欢迎随时沟通讨论空间多组学助力项目研究。
[1]FOSTER D S, JANUSZYK M, CHINTA M S, et al. Integrated spatial multi-omics reveals fibroblast fate during tissue repair[J]. bioRxiv, 2021: 2021-2024.
[2]FOSTER D S, NGUYEN A T, CHINTA M, et al. A Clearing Technique to Enhance Endogenous Fluorophores in Skin and Soft Tissue[J]. Scientific reports, 2019,9(1): 15791-15798.
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