近年来,单细胞技术为生命科学研究打开了另一扇大门,全球的科学家进入了揭示生命奥妙的快车道。“单细胞转录组技术”被Science评为2018年年度突破技术;“单细胞多组学技术”被Nature Methods评为2019年年度技术方法。尽管如此,单细胞基因数据没有空间位置信息,依然是科学研究的遗憾。由此,带有空间分辨率的转录组技术应用而生,并且在未来,必将走向单细胞分辨率,甚至亚细胞分辨率的空间多组学技术。就在这几天,Nature Methods公布“空间转录组技术”被评为2020年年度技术方法!
正如Nature Methods在报道中说到:Bulk RNA测序就如同制作一杯冰沙,我们需要把样本研磨成匀浆,最终得到的是组织细胞中平均的mRNA 基因表达情况。而单细胞转录组测序,就像是一盘水果沙拉,我们可以清楚的看到里面的每一个细胞的基因表达情况。而空间转录组技术,就像一个水果馅饼,我们可以看到每一个水果在空间上的位置信息。而我们都知道,组织微环境对于细胞行使功能是至关重要的。因此,空间转录组技术的出现,使很多生物学家感到兴奋!
在Nature Methods的这篇文章中,作者介绍了目前已有的和未来会上市的多种空间转录组技术。其中,浓墨重彩的介绍了10x Genomics空间转录组技术的前世今生以及未来的发展方向。10x Genomics公司于2018年收购了位于瑞典斯德哥尔摩的Spatial Transcriptomics公司,从此开始了空间转录组技术之旅。Spatial Transcriptomics公司的空间转录组技术,结合显微成像技术和RNA测序技术,能够从一片完整的冰冻组织切片中,获取切片上不同位置细胞中的完整转录组数据。该技术的分辨率为100微米,也就是在一个单元内有几十个细胞。后来10x Genomics将该技术进行了优化,目前一个单元的直径只有55微米,根据细胞类型的不同,一个单元内可能有1-10个细胞。
10x Genomics并没有止步于目前的分辨率。就在2020年下半年,10x Genomics收购了两家原位分析技术开发公司:ReadCoor和Cartana。ReadCoor成立于2016年,总部位于波士顿,该公司是哈佛大学医学院的乔治·丘奇实验室和怀斯研究所的分支机构;Cartana是瑞典生命科学实验室(SciLifeLab)开发的新技术。10x Genomics的研究与开发高级副总裁Michael Schnall-Levin说:“关于空间转录组技术,我们已经走了很远。这两个公司的收购及方法的运用,将使科学家能够通过以亚细胞分辨率捕获分子的精确位置来直接在组织中测量大量分子并且与10x的Chromium单细胞和Visium空间基因组学平台互补。”
Bulk RNA测序的时代即将过去,而如今单细胞测序正是如日中天,而空间转录组技术将是下一个未来。在未来,单细胞分辨率的空间转录组技术将成为一个标准。正如Hongkui Zeng (director of the Allen Institute for Brain Science)所说,当你在组织中有所发现,然后再回溯到空间分辨的单细胞遗传信息,如果您投出的论文中没有进行空间全转录组的测序,编辑的常见反应将会是问你“为什么不呢?”