空间转录组学: 测序平台介绍

引言

本系列讲解 空间转录组学 (Spatial Transcriptomics) 相关基础知识与数据分析教程[1]，持续更新，欢迎关注，转发，文末有交流群！

基于测序的空间转录组学

基于测序的空间转录组学（ST）平台将高通量测序实验中的基因表达分析与特定位置的独特条形码所携带的空间信息相结合。通过这种方式，可以在保留组织空间结构的基础上，分析基因表达模式。

整个过程包括组织制备、RNA 捕获、逆转录以及高通量测序等步骤。在生物信息学分析中，将测序得到的序列读取与参考转录组（或注释基因组）进行比对，并进一步解析这些序列，以确定它们最初的空间位置。

10x Genomics Visium

10x Genomics Visium 平台能够在载玻片上的组织捕获区域的六边形网格上，针对每个空间位置（称为斑点）测量转录组水平的基因表达。该平台可使用新鲜冷冻组织或甲醛固定石蜡包埋（FFPE）组织。每个斑点包含数百万个带有空间条形码的捕获寡核苷酸，这些寡核苷酸能够与组织中的 mRNA 结合。随后生成用于测序的 cDNA 文库，其中包含空间条形码，从而可以将测序结果追溯到其对应的空间位置。

该平台的阵列尺寸为 6.5 x 6.5 mm，包含约 5000 个带有条形码的斑点。每个斑点的直径为 55 µm，以六边形（蜂窝状）网格排列，中心间距为 100 µm。每个斑点与细胞的重叠数量取决于组织的细胞密度，例如，人脑组织中约为 0-10 个细胞，小鼠脑组织中约为 50 个细胞。每张 Visium 载玻片上有四个组织捕获区域。下图展示了该平台的布局。

图片

通过苏木精和伊红（H&E）染色生成的组织学图像可用于识别每个样本的解剖学和细胞形态学特征，包括每个斑点的细胞数量。

10x Genomics Visium HD

10x Genomics Visium HD 平台能够提供更高的空间分辨率。其捕获区域尺寸为 6.5 x 6.5 mm，捕获寡核苷酸以连续的“草坪”形式排列成 2 x 2 µm 的条形码正方形网格。这些正方形可以聚合成 8 x 8 µm 和 16 x 16 µm 的单元格，或者根据细胞边界多边形坐标进行下游分析的细胞。网格正方形之间没有间隙，每张载玻片上有两个捕获区域。

条形码正方形的高空间分辨率接近单细胞水平，而测序技术则提供了转录组水平的基因覆盖范围。由于其更高的分辨率和数据覆盖范围，数据的稀疏性可能会增加。因此，在进行分析时，需要考虑新的计算挑战，例如质量控制、数据填补和去噪技术，以及更长的计算时间。

Curio Seeker

Curio Seeker 平台是基于 Stickels 等人最初开发的 Slide-seqV2 平台的商业化版本和扩展。

Curio Seeker 平台能够在组织载玻片上的一组随机分布的空间位置（称为“珠子”）处以高空间分辨率捕获 mRNA 分子。瓦片的尺寸为 3 mm x 3 mm，空间分辨率由紧密排列的直径为 10 µm 的珠子组成。

STOmics Stereo-seq

STOmics Stereo-seq 平台具有大视场和高空间分辨率的特点。芯片尺寸目前提供 5 mm x 5 mm 或 10 mm x 10 mm 两种规格，也可以根据需求定制更大的尺寸，从而能够在大面积连续组织区域进行转录组水平的表达测量。其 500 nm 的高空间分辨率能够支持细胞水平和亚细胞水平的分析。

Reference

[1] 

Ref: https://lmweber.org/OSTA/