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在多細(xì)胞生物中,，單個細(xì)胞的基因表達(dá)嚴(yán)格按特定的時間和空間順序發(fā)生，即基因表達(dá)具有時間特異性和空間特異性,。時間特異性可以通過對不同時間點(diǎn)的樣本取材,，使用單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組測序技術(shù)來解析時間維度上細(xì)胞類型和基因表達(dá)模式?？臻g特異性信息則相對較難獲得,。常規(guī)轉(zhuǎn)錄組測序和單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組測序都難以還原細(xì)胞所處的原始位置信息。傳統(tǒng)的原位雜交技術(shù)又很難實(shí)現(xiàn)高通量檢測,。 10X genomic Visium空間基因表達(dá)解決方案（Visium Spatial Gene Expression Solution）可以測量完整組織切片的總mRNA,，將總mRNA的空間信息與形態(tài)學(xué)內(nèi)容相結(jié)合，并繪制所有基因表達(dá)發(fā)生的位置,，獲得疾病復(fù)雜而完整的基因表達(dá)圖譜,。在確定不同細(xì)胞群的同時保留空間位置，為細(xì)胞功能,、表型和組織微環(huán)境中位置的關(guān)系提供了重要信息,。 技術(shù)參數(shù) ＊5000個含有數(shù)以百萬計(jì)的寡核苷酸的點(diǎn)（spots）來捕獲mRNA ＊高靈敏性 ＊根據(jù)組織類型不同，每個點(diǎn)平均捕獲1-10個細(xì)胞 ＊可以用新鮮-冰凍樣本進(jìn)行驗(yàn)證 應(yīng)用  服務(wù)流程  數(shù)據(jù)分析 包括數(shù)據(jù)預(yù)處理,，基礎(chǔ)分析,，高級分析和個性化分析，部分分析結(jié)果展示如下：  SpaceRanger分析結(jié)果  每個探針區(qū)域特異表達(dá)的基因數(shù)統(tǒng)計(jì)  每個探針區(qū)域UMI數(shù)統(tǒng)計(jì)  單個切片基因表達(dá)分布圖形化展示  切片探針位點(diǎn)聚類  聚類結(jié)果在切片探針位置分布展示 案例解析 ＊案例一 肌萎縮性脊髓側(cè)索硬化癥(ALS)的癱瘓是由運(yùn)動神經(jīng)元退化導(dǎo)致的骨骼肌失神經(jīng)引起的,。運(yùn)動神經(jīng)元和神經(jīng)膠質(zhì)之間的相互作用導(dǎo)致了運(yùn)動神經(jīng)元的丟失,，但是在完整的脊髓組織中驅(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,，作者使用空間轉(zhuǎn)錄組學(xué)來獲得疾病過程中小鼠脊髓的基因表達(dá)量,，以及肌萎縮性脊髓側(cè)索硬化癥患者死后組織的基因表達(dá)量，以描述肌萎縮性脊髓側(cè)索硬化癥的潛在分子機(jī)制,。通過識別通路動力學(xué),，在早期區(qū)分小膠質(zhì)細(xì)胞和星形膠質(zhì)細(xì)胞種群的區(qū)域差異，并識別小鼠ALS模型和人類死后脊髓之間共享的幾個轉(zhuǎn)錄通路的擾動,。  原文出處：Maniatis S, ?ij? T, Vickovic S, et al. Spatiotemporal dynamics of molecular pathology in amyotrophic lateral sclerosis[J]. Science, 2019, 364(6435): 89-93.
＊案例二 皮膚惡性黑色素瘤(黑色素瘤)的特征是高突變負(fù)荷,，廣泛的腫瘤間和瘤內(nèi)遺傳異質(zhì)性，以及復(fù)雜的腫瘤微環(huán)境(TME)相互作用,。深入了解黑色素瘤的機(jī)制對于理解腫瘤的進(jìn)展和治療反應(yīng)是至關(guān)重要的,。作者將空間轉(zhuǎn)錄組學(xué)(ST)技術(shù)應(yīng)用于黑色素瘤淋巴結(jié)活檢，并成功地對2200多個組織域的轉(zhuǎn)錄組進(jìn)行了測序。反褶積技術(shù)與傳統(tǒng)的轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)降維方法相結(jié)合,，既能可視化組織內(nèi)的轉(zhuǎn)錄景觀,，又能識別與特定組織學(xué)實(shí)體相關(guān)的基因表達(dá)譜。無監(jiān)督分析顯示了一個復(fù)雜的空間瘤內(nèi)組成的黑色素瘤轉(zhuǎn)移,，這是不明顯的形態(tài)注釋,。每個活檢都顯示了不同的基因表達(dá)譜，包括多個黑色素瘤特征在一個腫瘤區(qū)域內(nèi)共存的例子,，以及根據(jù)其空間位置和基因表達(dá)譜特征的淋巴組織共享的基因表達(dá)譜,。接近腫瘤區(qū)域的淋巴樣區(qū)表現(xiàn)出一種特殊的表達(dá)模式，這可能反映了TME,，這是全面了解腫瘤進(jìn)展的關(guān)鍵組成部分,。總之,，使用ST技術(shù)來生成基因表達(dá)譜可以揭示黑色素瘤轉(zhuǎn)移的詳細(xì)情況,。這將激勵研究人員將空間信息整合到分析中，以識別腫瘤進(jìn)展和治療結(jié)果的潛在因素,。  |
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