时空通讯分析导论

作者，追风少年i~

时间已经来到了2022年的下半页，单细胞空间的研究仍然在如火如荼地进行中，从上游的仪器制造，试剂研发，再到下游的数据分析，国内外都展开了激烈的竞争，足以说明了单细胞空间目前研究的巨大潜力和商业价值。无论是单细胞还是空间，国内都推出了国产平台，希望能在这场竞争中占据优势地位，但是10x也在不断地更新技术，保持产品的活力。对于科研者而言，单细胞级的精度与空间位置的识别仍然是生物学研究的利器，无论是发育还是疾病，时空状态的研究都不可或缺。

无论是单细胞还是空间转录组，最后分析的内容占据了很大的时间与精力，而其中细胞之间的相互作用（Cell-Cell Interaction，CCI）都是研究的重点，正常或者疾病的组织都是有机的统一体，细胞之间正确/错误的信号作用对整个组织都产生了巨大的影响，关于单细胞的通讯分析已经很透彻，本篇主要来研究时空通讯的分析内容。

时空区域通讯

细胞通讯根据不同细胞群、不同空间区域基因表达的特征，分析两者之间特异的配受体对，以此来代表细胞类型或者空间区域之间的通讯。空间转录组配受体（Spatial Transcriptomics Ligand-Receptor）分析，可以从空间转录组数据中分析配受体对的空间分布特征，揭示细胞之间在空间区域的相互交流，最终研究不同细胞类型之间的空间调控网络。其实也就是说，最开始的空间通讯研究，主要还是按照单细胞分析思路，分析clusters之间的通讯，所不同的是通讯会与空间信息关联，如下图：

图1 时空区域通讯

这种分析思路一开始占据了主流，但是随着研究的深入，研究者们发现区域通讯存在很大的误区，首先1、无法识别具体是哪种细胞类型起到关键的通讯作用，每个cluster都是多种细胞类型的混合体；2、空间样本的组织一般都是致密的，尤其在研究肿瘤的过程中发现了肿瘤边界的信号“开关”作用，进而推广到组织结构上的任何转换区域，都显示这种分析不够严谨，更多的是要研究组织结构的邻近区域内的通讯分析。

虽然这种方法存在严重的缺陷，但是在最开始的分析思路中起到了探路的作用，尤其在展示分析得到的配受体空间分布的时候，启发了邻域通讯的想法。

时空邻域通讯