Cell | 樊荣实验室发布高分辨空间组学技术

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空间组学是继单细胞测序技术之后的另一个生物技术研究热点，它能够弥补单细胞测序技术无法获取细胞空间分布信息的缺陷。空间组学主要研究细胞在组织样品中的相对位置关系，用于揭示细胞空间分布关系对疾病的影响。

2020年11月13日，耶鲁大学樊荣团队在Cell杂志上以长文（Article）形式在线发表了题为“High-Spatial-Resolution Multi-Omics Sequencing via Deterministic Barcoding in Tissue”的最新空间组学技术DBiT-seq。DBiT-seq技术实现了高质量和高分辨的空间转录组和蛋白组的测序。空间分辨率最高可达10 µm，接近单细胞分辨率。

DBiT-seq的总体设计和实验流程

细胞在生物体中相互依存，也受到它周围的环境影响。传统的单细胞测序技术（single cell RNA-seq）可以实现对细胞水平的组学研究，但却无法获取细胞空间分布信息。为解决这一问题，基于测序的空间转录组技术如ST, Slide-seq， HDST等陆续发表。然而，DBiT-seq的设计思想与这些技术有着很大的区别。上述技术都是基于探针抓取RNA到固定的基质的设计，而DBiT-seq是一项在细胞内原位实现逆转录的技术，这有助于在保持高数据质量的同时，实现高精度。作者通过实验证明，在最高10 µm的检测精度下， DBiT-seq能够检测到小鼠胚胎组织总共22969个基因和平均每个数据点2068个基因，而且DBiT-seq也实现了同时对22种蛋白的表达水平的检测。

以微流控技术为基础，DBiT-seq可以同时完成组织切片的空间转录组合蛋白组的测序。DBiT-seq主要基于二维编码来实现细胞空间位置的定位。通过细胞内逆转录RNA成cDNA来实现第一次编码，而第二次编码则是通过DNA连接酶来完成。目前，该技术能够实现2500个数据点的检测，具有三个检测精度（50,25,10 µm）。

DBiT-seq空间转录组和蛋白组测序小鼠胚胎眼部区域（10 µm分辨率）

在发表的工作中， 樊荣教授团队完成了对小鼠胚胎的空间组学测序，并首次实现了两种组学（转录组和蛋白组）的空间比对。于此同时，通过对最高精度10 µm的胚胎眼部的分析，发现了环绕眼睛周围的单独一层黑色素细胞。而且，测序结果可以直接和单细胞测序数据相结合，实现细胞类型的精确定义。对小鼠胚胎尾部的测序，也成功的发现标志性的基因定位。

DBiT-seq空间转录组和蛋白组测序小鼠胚胎尾部区域（25 µm分辨率）

DBiT-seq是一项全新的空间组学技术，需要的设备简单，便于科研人员操作和实现。该技术不需要像传统技术一样释放mRNA，而且与流行的福尔马林固定组织切边相兼容，具有广泛的应用前景。同时，此技术DBiT-seq同时也有一些需改进的地方，比如，分辨率还可以进一步提高，如提高到亚细胞水平（5 µm）；需要增加可测序面积 （当前为5 mm x 5 mm）以完成更大区域的检测。据悉，樊荣团队还在研发更多空间组学技术。

耶鲁大学生物医学工程系终身教授樊荣为该论文的唯一通讯作者，实验室博士后刘阳，杨明玉和邓彦翔为该论文的共同第一作者。

原文链接：

https://doi.org/10.1016/j.cell.2020.10.026