前沿：空間轉(zhuǎn)錄組學(xué)研究案例簡析

01空間轉(zhuǎn)錄組研究解析前列腺癌異質(zhì)性特征[1]

影響因子：11.878

發(fā)表時間：2018.06

發(fā)表期刊：Nat Commun
 

腫瘤內(nèi)異質(zhì)性是當(dāng)今癌癥治療中最大的挑戰(zhàn)之一。在這里，研究人員使用空間轉(zhuǎn)錄組學(xué)（ST）技術(shù)研究整個多灶性前列腺癌的全組織基因表達異質(zhì)性。利用一種新的去卷積方法，分析12個區(qū)域的近6750個組織區(qū)域的轉(zhuǎn)錄組，并提取不同組織成分（如基質(zhì)，正常腺和PIN腺，免疫細胞和癌癥）的獨特表達譜。通過區(qū)分健康和患病區(qū)域，分析前列腺癌進展過程中的基因表達變化。該研究與病理學(xué)家的注釋相比，更準(zhǔn)確地描繪了癌灶的范圍。該研究在鄰近腫瘤區(qū)域的基質(zhì)中鑒定基因表達梯度，以使腫瘤微環(huán)境重新分層。該研究是對前列腺癌無偏分析的第一步，為將來更加深入研究的打下基礎(chǔ)。

圖注：實驗設(shè)計方案
 

02空間轉(zhuǎn)錄組學(xué)用于黑色素瘤異質(zhì)性研究[2]

影響因子：8.378

發(fā)表時間：2018.10

發(fā)表期刊：Cancer Research
 

該探索性研究將空間轉(zhuǎn)錄組應(yīng)用于黑色素瘤研究，證明了淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移中腫瘤內(nèi)和腫瘤間基因表達的異質(zhì)性。該研究利用4個臨床樣本的8個切片實驗，得到2200多個組織區(qū)域的空間轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)。該研究確認了組織學(xué)實體與基因表達之間的匹配，也揭示了比組織病理學(xué)分析更加可靠的轉(zhuǎn)錄特征。

圖注：通過使用無監(jiān)督因素分析，我們不僅確認了惡性和非惡性組織區(qū)域，而且還鑒定了淋巴樣轉(zhuǎn)移灶中各種表達“克隆”以及所描述的淋巴組織中位置依賴性表達模式。
 

03空間轉(zhuǎn)錄組用于肌萎縮性側(cè)索硬化癥研究[3]

影響因子：41.037

發(fā)表時間：2019.04

發(fā)表期刊：Science
 

肌萎縮性側(cè)索硬化癥（ALS）是由于運動神經(jīng)元變性導(dǎo)致的骨骼肌神經(jīng)支配失調(diào)引起。 運動神經(jīng)元和神經(jīng)膠質(zhì)之間的相互作用會導(dǎo)致運動神經(jīng)元的喪失，但是在完整的脊柱組織中驅(qū)動這些過程的分子事件的時空順序仍然知之甚少。在這里，研究人員使用空間轉(zhuǎn)錄組學(xué)來獲得疾病過程中小鼠脊髓以及來自ALS患者的死后組織的基因表達檢測結(jié)果，以發(fā)現(xiàn)ALS中潛在的分子機制。 該研究確定了在早期時間點小膠質(zhì)細胞和星形膠質(zhì)細胞之間通路動態(tài)的區(qū)域差異，并辨別ALS和人類死后脊髓的鼠模型之間共享的幾種轉(zhuǎn)錄途徑中的擾動。

圖注：ALS疾病進展過程中基因表達的時空動態(tài)變化
 

這三篇沉甸甸的文章充分凸顯了空間轉(zhuǎn)錄測序在疾病研究中的優(yōu)勢：時間空間加上每個細胞的基因表達特征，使我們可用從一個全新的立體角度就理解疾病的發(fā)生過程。同樣，其他的疾病發(fā)生過程是否可用借助該平臺進行研究？平臺只是一個工具，只要運用的合適恰當(dāng)，定會綻放光彩。

參考文獻：

1. Berglund, E., J. Maaskola, N. Schultz, et al., Spatial maps of prostate cancer transcriptomes reveal an unexplored landscape of heterogeneity. Nat Commun, 2018, 9(1).

2. Thrane, K., H. Eriksson, J. Maaskola, et al., Spatially Resolved Transcriptomics Enables Dissection of Genetic Heterogeneity in Stage III Cutaneous Malignant Melanoma. Cancer Res, 2018, 78(20): 5970-5979.

3. Maniatis, S., T. Äijö, S. Vickovic, et al., Spatiotemporal dynamics of molecular pathology in amyotrophic lateral sclerosis. Science, 2019, 364(6435): 89-93.