空间转录组学简介

在我的印象中，自2020年开始，“Spatial transcriptomics”开始成为生信这条大街上最靓的仔，一时风头无两，频频登上CNS顶刊和其旗下大子刊。这么火的话题，怎么能不来凑凑热闹！别忘了，站在风口上，我也能飞起来！

一．首先来看下，空间转录组学是什么

空间转录组技术旨在分析基因在组织特定空间位置的表达量。也就是说，当我们拿到一份组织切片样品，两个圈圈，在这个两个区域里的基因表达情况，高高低低的，都能弄明白了呗。

乍一看，这也没什么特别的，不是早前就有原位杂交技术（in-situ hybridization，ISH）可以做到了？

尼氏染色

(https://doi.org/10.1523/JNEUROSCI.2376-15.2015)

没错，免疫组化（immunohistochemistry, IHC）和ISH早就用来研究切片组织的DNA、RNA丰度和蛋白表达的空间特征了，但是这些技术的通量都太小了，不能满足研究的需要。人体内大概有3万个基因，普通的二代测序一般是测1万个基因左右，而IHC和ISH的通量通常是个位数。

二. 那这个技术是通过什么途径实现高通量的呢？

空间转录组的技术路线主要有两种: 基于二代测序或者成像。

（doi:10.1038/nmeth.2563）

1. 基于二代测序的技术（在测序之前加上空间位置信息）

将切片组织与载有空间条形码的微阵列共同孵育，用poly-T将组织里的mRNA捕获，然后再去建库、测序。

空间条形码的结构以及编号

可通过算法分析将不同位置、但具有类似基因表达情况的取样点进行分类

（doi: 10.1126/science.aaf2403）

2. 基于成像的方法

2.1. 原位测序（in-situ sequencing, ISS）

在切片组织上直接逆转录得到cDNA，通过滚环扩增（rolling circle amplification）的方式得到大量产物，然后再进行连接酶测序（sequencing by ligation）。

（doi:10.1038/nmeth.2563）

2.2. 荧光原位杂交（in situ hybridization, ISH）

荧光探针直接与组织中的mRNA结合，然后通过多次成像读取结果。

提高通量的探针设计方式

（doi: 10.1126/science.aaa6090）