空間轉(zhuǎn)錄組學(xué)技術(shù)在復(fù)雜的生理,、病理?xiàng)l件（直接切片還是有設(shè)計(jì)地切片,？）下研究不同位置區(qū)域細(xì)胞的異質(zhì)性，特別是針對(duì)腫瘤和干細(xì)胞生物學(xué),，發(fā)掘具有獨(dú)特分子特征的細(xì)胞群落,，研究其對(duì)信號(hào)、藥物和外界刺激的響應(yīng)差異,，闡釋疾病發(fā)生的不同階段和狀態(tài),，細(xì)胞與細(xì)胞、細(xì)胞與環(huán)境的相互作用,，離不開(kāi)保留空間位置信息的高通量分析方法,。空間轉(zhuǎn)錄組學(xué)的多種方法有望獲得任何組織坐標(biāo)的（單）細(xì)胞基因表達(dá)的圖譜,。與系統(tǒng)生物學(xué)之前的其他革命一樣,，我們期待生物理論框架也會(huì)同時(shí)發(fā)展，以整合這些測(cè)量和識(shí)別的數(shù)據(jù),。

雖然目前空間轉(zhuǎn)錄組比較火,，但是我們還是提倡理性花錢(qián)，避免盲目跟風(fēng),，所以我們不禁要問(wèn)：

什么樣的組織適合做空間轉(zhuǎn)錄組,？同一組織內(nèi)，哪個(gè)部位適合取出來(lái)做切片,？

這是個(gè)值得思考的問(wèn)題,。對(duì)吧,？

先來(lái)看看商業(yè)化平臺(tái)的Visium目前做的優(yōu)化,，也就是這個(gè)列表里面的組織做visium的成功率會(huì)很高。

這個(gè)說(shuō)的是技術(shù)可達(dá)性,，只是從最外圍回答了本文的問(wèn)題,，沒(méi)有觸及問(wèn)題的核心：我們?yōu)槭裁匆隹臻g轉(zhuǎn)錄組？

回答這個(gè)問(wèn)題肯定是我們要研究的對(duì)象,，可以提出空間異質(zhì)性的問(wèn)題,，如腫瘤的癌旁和癌組織，如果能切到這個(gè)斷面,，研究起來(lái)應(yīng)是很有意義的,。那么,，什么沒(méi)有空間異質(zhì)性呢？最直接的就是人體流動(dòng)的組織如血液和骨髓,，這并不是說(shuō)完全沒(méi)有異質(zhì)性,，而是不那么強(qiáng)，在技術(shù)上也還很困難,。

空間異質(zhì)性其實(shí)和采樣單元有關(guān)的,，如果以厘米為單位那大部分組織都能看到異質(zhì)性，這個(gè)也受制于切片的大小,，如果切片很小,，在那個(gè)尺度上就看不出來(lái)異質(zhì)性了，而是比較均一,，那還做什么,？

第三點(diǎn)是組織成像。目前一般用HE或熒光染色,，有的組織很容易染色,，有的組織染完色則是完全糊掉了，所以成像也是原因之一,。另外,，成像之后我們就可以根據(jù)顯微鏡看到切片的顏色紋理來(lái)判斷其有沒(méi)有空間異質(zhì)性，顏色均一的一般異質(zhì)性沒(méi)有深淺交替的那么強(qiáng),。

下面舉兩個(gè)例子,，意在示范一下如何選取做空間轉(zhuǎn)錄組的組織切片。

第一個(gè)例子當(dāng)然是小鼠大腦,，一張切片幾乎就是腦組織的一個(gè)橫斷面了,，自然是可以的。我們這里略了,。

1 腸道

圖示小腸隱窩-絨毛單位（crypt-villus unit）,。每個(gè)隱窩形成一個(gè)保護(hù)良好的成體干細(xì)胞龕，位于隱窩底部的干細(xì)胞,，與支持的Paneth細(xì)胞混雜在一起,，不斷增殖產(chǎn)生祖細(xì)胞，稱(chēng)為“過(guò)渡擴(kuò)增細(xì)胞”,。這些細(xì)胞在繼續(xù)分裂時(shí)向上遷移,，產(chǎn)生不斷分化的分泌型杯狀細(xì)胞和滋養(yǎng)絨毛的營(yíng)養(yǎng)吸收型腸細(xì)胞。

• 到達(dá)絨毛頂端的“老”腸上皮細(xì)胞與“年輕”腸上皮細(xì)胞在功能上是否不同?
• 腸上皮細(xì)胞是能同樣有效地吸收各種營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的“通才”呢,，還是有更適合吸收碳水化合物,、脂類(lèi)或氨基酸的亞特化型腸上皮細(xì)胞?（代謝異質(zhì)性）
• 如果這樣的亞特化腸上皮細(xì)胞存在，它們是否從干細(xì)胞中分層分化,，并以穩(wěn)定的方式維持它們的命運(yùn)?

2 肝臟

肝臟協(xié)調(diào)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)和外來(lái)生物的合成代謝和分解代謝,，它由血流極化的六邊形小葉組成,。血液起源于小葉角處的門(mén)靜脈三聯(lián)，流向引流的中央靜脈,。每個(gè)門(mén)靜脈三聯(lián)征由肝動(dòng)脈(紅色),、門(mén)靜脈(藍(lán)色)和膽管(綠色)組成，前者負(fù)責(zé)輸送含氧血液,，后者負(fù)責(zé)從胃腸道輸送營(yíng)養(yǎng)豐富的血液,。灰色箭頭表示流動(dòng)方向,，黃色箭頭表示肝細(xì)胞與血液物質(zhì)的交換,，綠色箭頭表示膽汁小管。各種代謝任務(wù)在中央靜脈和門(mén)靜脈之間的特殊小葉層空間分布,，這個(gè)組織被稱(chēng)為“肝臟分區(qū)”,。

• 每個(gè)肝功能沿橈骨小葉軸的位置有什么變化?
• 支配這種空間分工的最優(yōu)原則是什么?
• 是否存在空間分布的代謝周期，其中途徑中間體在細(xì)胞之間轉(zhuǎn)移?

肝臟的空間解析轉(zhuǎn)錄組學(xué)可以促進(jìn)對(duì)這一基本器官的詳細(xì)了解,。

可見(jiàn),，空間組學(xué)面向的是空間異質(zhì)性，在展開(kāi)這樣的題目之前對(duì)我們的組織類(lèi)型,，切片選取做以上思考是必要的：我們想用空間轉(zhuǎn)錄組解決什么問(wèn)題,？

References

[1] Spatial transcriptomics: paving the way for tissue-level systems biology:
[2] https://support./spatial-gene-expression/tissue-optimization/doc/specifications-visium-spatial-gene-expression-optimized-tissues
[3] 彭廣敦教授：空間轉(zhuǎn)錄組測(cè)序技術(shù)轉(zhuǎn)錄組學(xué)研究領(lǐng)域的新方向
[4] https://assets./an68im79xiti/3GGIfH3RWpd1bFVha1pexR/8baa08d9007157592b65b2cdc7130990/CG000239_VisiumSpatialGeneExpression_UserGuide_RevD.pdf