空间转录组(Visium HD)

      组织器官的高度异质性是分子机制研究及治疗策略开发的首要难题，组织区块的基因表达差异代表了其所处的不同生物状态。Visium通过原位测序的方法为研究人员初步揭开了空间转录的面纱，但其较低的分辨率无法带来准确的空间转录信息。Visium HD作为Visium的升级技术，能够以2μm分辨率在组织上进行全转录组基因表达分析，在人和小鼠组织中描绘全转录组空间图谱，为分化发育、肿瘤免疫微环境、精细化组织结构和时空异质性研究提供了全新的解决方案。

 

 

 

|   技术原理

根据人和小鼠已知基因序列设计的靶向探针对。每个探针对由LHS和RHS组成，LHS探针包含部分Read 2S以及与mRNA靶向位点互补的反向序列。RHS探针包含与目标mRNA位点互补的反向序列和一个poly-A尾巴。

|   实验流程

      将组织贴合在载玻片有效转片区域中，将已知基因序列的探针与组织样本RNA进行杂交，在CytAssist转片仪上，杂交后的组织玻片与Visium HD玻片紧密对接，组织中的RNA被反应体系中的RNase消化，释放出的探针被poly（dT）序列捕获。捕获后的探针在PCR仪上进行延伸并洗脱未结合或非特异结合的物质，用于下游文库构建。最后通过高通量测序仪获得大量测序数据，最终进行组织原位的可视化，获得组织原位基因表达图谱。

|   技术优势和特点

• 组织覆盖无间隙：Visium HD玻片有2个6.5 x 6.5mm区域，该区域包含连续的寡核苷酸序列，排列成数百万个 2 x 2 μm 条形码方块，用于捕获基因表达探针。方阵之间没有间隙，实现全组织覆盖；
• 超高分辨率：数据分析可以以2μm为最小分辨率，也可以选择合适的分析单位（推荐合并为8µm x 8µm），对整个区域进行精准的空间基因表达分析；
• 灵活的样本处理方式：FF、FFPE和经固定的冷冻样本样品均适用；
• 兼容其他组织学技术：Visium HD 空间基因表达与H&E染色兼容，用于形态学信息，与IF染色兼容，用于蛋白质共检测。

|   Visium HD：人及小鼠多器官图像赏析

|   研究示例

1.Visium HD 揭示 GZMK_CD8 T 细胞和成纤维细胞之间的空间关系

细胞类型与分布：研究人员分析了多种免疫细胞在鼻息肉（NP）和对照下鼻甲（CIT）组织中的空间分布，确定了巨噬细胞、浆细胞、B细胞和CD4+T细胞在NP中比例更高，这表明鼻息肉组织中存在大量免疫细胞浸润，可能参与了局部的免疫反应调节，与鼻息肉的病理过程相关。

细胞间相互作用：邻域富集分析确定了CD8T_GZMK与成纤维细胞之间的正邻域富集，配体-受体分析揭示了两者通过CXCR4-CXCL12轴进行细胞通讯，表明在鼻息肉组织中两者存在相互作用关系，可能在疾病病理过程中有重要作用。

2.Visium HD 绘制结肠癌单细胞尺度上的空间景观

细胞类型与分布：本研究通过使用Visium HD绘制了结直肠癌（CRC）样本中多种细胞类型的空间分布情况，如正常黏膜中的杯状细胞和肠上皮细胞、肿瘤区域的癌症相关成纤维细胞（CAF）和肿瘤细胞等，这种细胞的空间分布模式对于肿瘤疾病的机制研究尤为重要。

细胞间相互作用：与此同时研究人员发现T细胞和巨噬细胞在空间上存在一定的关联，同时T细胞所在区域包含一些由巨噬细胞表达的基因（如CXCL9、CXCL10、CXCL11），这些趋化因子可以招募免疫细胞到肿瘤部位，这也预示着巨噬细胞在肿瘤免疫中发挥着重要作用。

|   相关文献

[1]Guo CL, Wang CS, Wang ZC, et al. Granzyme K⁺CD8⁺ T cells interact with fibroblasts to promote neutrophilic inflammation in nasal polyps. Nat Commun. 2024;15(1):10413.

[2] Michelli F. Oliveira, Juan P. Romero, Meii Chung, et al. Characterization of immune cell populations in the tumor microenvironment of colorectal cancer using high definition spatial profiling. BioRxiv. Preprint. https://doi.org/10.1101/2024.06.04.597233