空間轉(zhuǎn)錄組在疾病中的應(yīng)用

空間轉(zhuǎn)錄組在疾病中的應(yīng)用

百邁客空間轉(zhuǎn)錄組測(cè)序

空間轉(zhuǎn)錄組（ST）是以高空間分辨率解析RNA-seq數(shù)據(jù)的技術(shù)，實(shí)現(xiàn)解析單個(gè)組織切片中的所有mRNA，從而能夠定位和區(qū)分功能基因在特定組織區(qū)域內(nèi)的活躍表達(dá)信息，對(duì)于癌癥、免疫、腫瘤免疫相互作用，組織微環(huán)境，神經(jīng)和發(fā)育等領(lǐng)域，有著令人期待的應(yīng)用前景。

空間轉(zhuǎn)錄組技術(shù)原理：

文獻(xiàn)一：

空間轉(zhuǎn)錄組解析阿爾茨海默癥（AD）相關(guān)腦組織功能區(qū)

研究背景

隨著NGS技術(shù)飛速發(fā)展，已發(fā)現(xiàn)阿爾茨海默癥患者（AD）的小膠質(zhì)細(xì)胞對(duì)β-淀粉樣蛋白（Aβ）斑塊表現(xiàn)出典型的活化反應(yīng)。神經(jīng)元、星形膠質(zhì)細(xì)胞和少突膠質(zhì)細(xì)胞比小膠質(zhì)細(xì)胞更難分離，雖然可以選擇單細(xì)胞核測(cè)序，但會(huì)丟失細(xì)胞質(zhì)mRNA和大部分空間信息。而空間轉(zhuǎn)錄組可以解決這一問(wèn)題，它的空間標(biāo)簽可以標(biāo)記分子的空間位置，無(wú)偏地分析組織上的基因信息。目前對(duì)于AD患者淀粉樣斑塊中發(fā)生的分子變化知之甚少，本研究旨在通過(guò)空間轉(zhuǎn)錄組測(cè)序技術(shù)來(lái)解析淀粉樣蛋白斑塊的分子變化情況。

研究方法

材料：腦組織樣本

人：AD晚期和正常對(duì)照，女性（75歲左右）

小鼠：AppNL-G-F KI和C57BL/6J，雄性

方法：空間轉(zhuǎn)錄組測(cè)序、原位測(cè)序

研究結(jié)論

本研究利用空間轉(zhuǎn)錄組對(duì)AD小鼠模型中淀粉樣斑塊組織區(qū)域進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)了斑塊誘導(dǎo)的基因（PIGs）注釋到氧化應(yīng)激和炎癥等相關(guān)通路上。此外通過(guò)對(duì)小鼠和人腦切片進(jìn)行原位測(cè)序（ISS），證實(shí)了基因的變化。因此，空間轉(zhuǎn)錄組測(cè)序?yàn)樘骄緼D相關(guān)腦部組織致病特征提供了可能。

原文鏈接：https://international.biocloud.net/zh/article/detail/32702314

文獻(xiàn)二：

空間轉(zhuǎn)錄組測(cè)序解析類風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎（RA）和脊柱關(guān)節(jié)炎（SpA）滑膜組織功能區(qū)域

研究背景

類風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎（RA）和脊椎關(guān)節(jié)炎（SpA）是常見(jiàn)的慢性炎癥性疾病，其特征是關(guān)節(jié)發(fā)炎，兩種疾病中炎癥關(guān)節(jié)的特征是白細(xì)胞浸潤(rùn)以及間充質(zhì)細(xì)胞的局部增殖。臨床上，RA和SpA被認(rèn)為是復(fù)雜的自身免疫性疾病。目前對(duì)炎癥通路的理解主要基于對(duì)滑液和滑膜活檢材料的研究，但它們都顯示出高度的細(xì)胞組成異質(zhì)性，因此免疫組化（IHC）是活檢研究的changyong方法。然而，近年來(lái)轉(zhuǎn)錄組學(xué)已發(fā)展成為研究混合成分細(xì)胞調(diào)節(jié)分子途徑的一種更常見(jiàn)的方法，特別是單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組，這些方法雖然獲得的信息量大，但主要集中在來(lái)自同質(zhì)化組織或單細(xì)胞懸浮液的細(xì)胞，并沒(méi)有揭示疾病病灶的空間信息。

研究方法

材料：類風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎（RA）和脊柱關(guān)節(jié)炎（SpA）各3位患者的髖部或膝蓋處的滑膜組織

方法：空間轉(zhuǎn)錄組測(cè)序

研究結(jié)論

本研究利用空間轉(zhuǎn)錄組技術(shù)揭示了在RA中，適應(yīng)性免疫反應(yīng)與T-B細(xì)胞相互作用，而在SpA中，適應(yīng)性免疫反應(yīng)與組織修復(fù)功能相關(guān)。同時(shí)本研究還利用Xcell軟件對(duì)細(xì)胞類型進(jìn)行鑒定，展現(xiàn)了空間組織區(qū)域細(xì)胞的類型。

 

原文鏈接：https://international.biocloud.net/zh/article/detail/31831833

文獻(xiàn)三：

空間轉(zhuǎn)錄組測(cè)序解析肌萎縮性側(cè)索硬化癥（ALS）的時(shí)空順序

研究背景

肌萎縮性側(cè)索硬化癥（ALS）是一種進(jìn)行性神經(jīng)退行性疾病，由運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元變性導(dǎo)致骨骼肌失去神經(jīng)支配而引起的，其癥狀先在單肢的遠(yuǎn)端肌肉中表現(xiàn)，然后逐漸擴(kuò)散到全身，最終導(dǎo)致全身癱瘓。前期研究證明運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元和膠質(zhì)細(xì)胞之間的信號(hào)傳遞障礙是該疾病的一個(gè)關(guān)鍵因素，但是在完整的脊髓組織中驅(qū)動(dòng)這些過(guò)程的分子事件的時(shí)空順序仍然不清楚。

研究方法

材料：脊髓組織

小鼠：SOD1-G93A（ALS），SOD1-WT（對(duì)照），Atg7 cKO（敲除Atg7基因），n=6

人：3例球狀癥狀的ALS患者，4例下肢癥狀的ALS患者

方法：空間轉(zhuǎn)錄組測(cè)序、免疫熒光染色

研究結(jié)論

本研究利用空間轉(zhuǎn)錄組技術(shù)詳細(xì)解釋了多種脊髓區(qū)域和疾病階段中鞘脂信號(hào)的傳導(dǎo)途徑，為選擇治療方法提供可能。此外，本研究結(jié)果數(shù)據(jù)的時(shí)空特性也為調(diào)節(jié)該通路活性的潛在治療策略提供了基礎(chǔ)，具有深遠(yuǎn)意義。

原文鏈接：https://international.biocloud.net/zh/article/detail/30948552

空間轉(zhuǎn)錄組在疾病中的研究思路