10x Genomics空间转录组测序

 

 

产品简介

 

基因表达具有时间特异性和空间特异性。时间特异性通常可以通过对不同时间点的样本取材，再使用单细胞转录组测序技术来进行解析。然而，空间特异性信息常常难以获得。常规转录组测序和单细胞转录组测序无法还原细胞所处的原始位置信息，而传统的原位杂交技术又很难实现高通量检测。 10x Genomics Visium空间转录组技术，可在组织原位以超高分辨率研究基因表达特征和空间分布。此外，结合单细胞转录组和空间转录组进行联合研究，可使空间位置的基因表达研究深入到超高分辨率的单细胞层次，对于癌症、免疫、神经、发育等领域，有着令人期待的应用前景。

 

不同层面转录组研究

 

 

空间转录组技术流程

 

 

 

技术原理

 

10x Genomics空间转录组所用的基因表达玻片包含2个捕获区，每个捕获区含有~14,000个或~5,000个带有条形码的Spots，而每个Spots又包含数百万条带空间条形码的捕获寡核苷酸。组织mRNA或者杂交后的探针在释放后与这些寡核苷酸结合，可实现基因表达信息的捕获。

 

Visium空间转录组芯片结构

 

 

CytAssist 空间转录组是基于探针捕获的原理，首先，组织切片、组织制备、染色和成像都在标准载玻片上进行，在探针杂交后，将两张标准载玻片和一张带有两个捕获区域的基因表达玻片放入CytAssist仪器中，通过CytAssist仪器捕捉明场图像，为数据分析提供空间定位，随后将转录组探针与基因表达玻片杂交，通过带有不同位置标签的探针获取样本切片不同空间位置的转录本的表达水平。最后，把基因表达玻片从仪器中取出，进行后续探针延伸及文库构建，经过高通量测序后，获得组织的转录组数据。

 

利用CytAssist进行10x Genomics空间转录组研究实验流程

 

 

 

支持平台

 

10x Genomics Visium空间转录组平台

 

 

 

 

空间与单细胞联合分析

 

单细胞转录组测序能很好的揭示了组织异质性，但由于获取细胞悬液时对组织进行了酶解，从而导致组织空间位置信息丢失。而空间转录组测序技术可以同时提供空间位置信息和基因表达信息，但检测的单位不是单细胞水平，综合运用单细胞检测技术和空间转录组检测技术将两种检测结果进行联合分析，对空间转录组的检测结果进行精确的细胞类型注释，从而在不同应用场景中更加精准的揭示细胞相互作用和组织理解。

 

空间转录组和单细胞转录组整合研究应用场景

 

 

 

结果展示

 

分群可视化结果（左）；Spots分群图（中）；Marker基因表达热图（右）

 

 

亚群聚类热图（左）；基因Term关系网络图（中）；GSEA富集分析（右）

 

GO富集分析（左）；拟时序分析（中）；细胞通讯分析（右）

 

 

 

产品优势

 

双重信息

 

实现基因表达数据与空间定位信息的结合，解析多种类型组织切片样本中基因表达谱；

 

 

分辨率高

 

每个芯片点阵包含近5,000个或14,000个Spots，每个Spots平均分辨率为1至10个细胞，可以检测几千个基因；

 

 

高灵敏度

 

设置多对特异探针对靶序列进行捕获，提高基因的检出效率及特异性；

 

 

低质控要求

 

FFPE样本DV200>30%，OCT包埋样本RIN值＞4，存档切片的兼容检测；

 

 

支持样本类型多样

 

同时支持人和小鼠的FFPE组织样本和新鲜冻存的组织样本；

 

 

平台完善

 

具有冷冻切片机、超高分辨率显微镜、 10x Genomics Visium等服务平台；

 

 

团队专业

 

中科院博士带领专业实验团队。现已累积百余种不同组织类型、数百余个样品的空间转录组实验经验。

 

 

 

应用方向

 

肿瘤研究：肿瘤微环境、肿瘤异质性;

 

免疫研究：免疫微环境;

 

发育生物学：细胞类型的空间分布、时空变化;

 

脑神经学：神经系统研究、脑图谱构建;

 

病理学：病例切片的空间基因表达信息;

 

细胞图谱：构建三维空间图谱。

 

 

 

应用案例

 

单细胞空间分辨率下的乳腺细胞图谱

 

A spatially resolved single-cell genomic atlas of the adult human breast

 

发表杂志：Nature (IF:64.8)

 

发表时间：2023年6月

 

应用技术：单细胞转录组测序、空间转录组测序、空间蛋白组测序、荧光原位杂交

 

成人乳腺由错综复杂的上皮导管和小叶组成，这些导管和小叶嵌入结缔组织和脂肪组织中。虽然之前的大多数研究集中在乳腺上皮系统，但许多非上皮细胞类型仍未得到充分研究。在这里，文章构建了单细胞和空间分辨率的全面的人类乳腺细胞图谱(HBCA)。作者在单细胞转录组学研究中分析了126名女性的714,331个细胞和20名女性的117,346个细胞核，确定了12种主要细胞类型和58种细胞状态。这些数据揭示了丰富的血管周围、内皮细胞和免疫细胞群，以及高度多样化的腔上皮细胞状态。使用四种不同的技术绘制空间图谱，揭示了一个丰富的组织驻留免疫细胞生态系统，以及导管和小叶区域之间的明显分子差异。综上所述，这些数据为研究乳腺生物学和乳腺癌等疾病提供了成人正常乳腺组织的参考。

 

 

乳腺细胞图谱研究技术路线

 

 

乳腺组织主要细胞类型的空间分析