空间转录组（Spatial Transcriptomics，ST）基于10X Visium平台，是以高空间分辨率解析RNA-seq数据的技术，实现解析单个组织切片中的所有RNA，从而能够定位和区分功能基因在特定组织区域内的活跃表达信息，对于癌症、免疫、肿瘤免疫相互作用，组织微环境，神经和发育等领域，有着令人期待的应用前景。空间转录组测序应用于肿瘤异质性、肿瘤的发生与发展、肿瘤免疫微环境等等研究方向，不同肿瘤患者空间位置上的差异、癌组织与癌旁组织的差异、免疫细胞的不同分布对预后效果的影响，解释肿瘤的发生发展以及转移机制，为肿瘤的治疗及预后提供新的思路。英文题目：Multimodal Analysis of Composition and Spatial Architecture in Human Squamous Cell Carcinoma 中文题目：人类鳞状细胞癌组成和空间结构的多模式图谱分析试验材料：10名63-98岁皮肤鳞状细胞癌患者正常皮肤和癌组织， SCC-13、A431和CAL27人细胞系， Crl:SHO-PrkdcscidHrhr、NOD.Cg-Prkdcscid II2rgtm1Wjl/SzJ，雌性，8-9周。研究背景：上皮性肿瘤约占人类恶性肿瘤的90%。cSCC作为其中的一种，是美国第二常见的恶性肿瘤，每年发病人数超百万。尽管可以切除治疗，但有高达4%的cSCC会发生淋巴结转移，并且1.5%的患者最终死亡。近期cemiplimab（PD1抑制剂）的上市给与晚期和转移癌患者以希望，但是肿瘤标志物预测响应的阻力和不足迫切需要更好的对肿瘤微环境（TME）进行特征描述。本文结合单细胞测序、空间转录组等技术，揭示cSCC的肿瘤异质性和免疫机制，为肿瘤和免疫动力学研究提供了支持。研究结论：本文整合单细胞RNA测序、空间转录组和多路离子束成像绘制了人类鳞状细胞癌组成和空间结构的多模式图谱，发现了一个定位于肿瘤前沿的肿瘤特异性角化细胞（TSKs）。TSK在肿瘤微环境的机制探索，体内CRISPR筛选确定的肿瘤亚群致瘤基因网络，为肿瘤和免疫动力学研究提供了极大支持。原文链接：https://doi.org/10.1016/j.cell.2020.05.039
英文题目：Integrating microarray-based spatial transcriptomics and single-cell RNA-seqreveals tissue architecture in pancreatic ductal adenocarcinomas中文题目：空间转录组ST & 单细胞转录组测序联合揭示胰腺导管腺癌的组织结构
期刊：Nature biotechnology 2020.3试验材料：PDAC-A、PDAC-B、PDAC-C共计3个患者3个PDAC组织；6个患者10张切片，来自于PDAC-A（3张）、PDAC-B（3张）、PDAC-D、PDAC-E、PDAC-F、PDAC-G。研究背景：scRNA-seq已经在解析肿瘤内转录异质性上发挥了重要功能，但测序前的组织解离导致空间信息丢失，从而限制了我们对肿瘤微环境中细胞相互作用和组织分布的理解；ISH（in situ hybridization）方法可以揭示某些基因特定区域的空间表达信息，但检测通量低；最近开发的空间转录组学（ST）方法克服了ISH方法的通量限制，允许使用空间条形码寡脱氧胸苷（polydT）微阵列在整个组织切片上无偏倚高通量地绘制转录本表达分布；ST的主要局限性在于其缺乏单细胞分辨率。每个spot会捕获10–70个细胞的转录组，具体取决于组织中细胞类型。作者提出ST与scRNA-seq联合，以研究胰腺导管腺癌（PDAC）不同组织区域的精确细胞组成和基因表达情况。研究结论：作者提出了一种识别和空间定位异质性样本中不同细胞类型、亚群和细胞状态的方法：通过scRNAseq表征组织中存在的细胞类型和亚群，并同时通过ST鉴定转录组区域，而后利用这2种数据模式的系统性和无偏见性，使用称为MIA的方法来检测相关转录区域中的细胞群体富集。通过将MIA应用于10个PDAC ST样本，绘制了肿瘤微环境中不同细胞类型和亚群的空间位置，以及癌症亚区域内细胞类型之间的关系。鉴于scRNA-seq用于识别细胞状态和亚群的能力，MIA图谱提供的独特视角可帮助根据空间定位（相对于组织或其他细胞类型）为已识别的细胞状态和亚群分配潜在的功能性角色。对于不同肿瘤亚分类的确切组成可能因个体而异，该方法可以确定给定患者的亚群组成和空间定位，并且将来可能具有预后价值。原文链接：https://international.biocloud.net/zh/article/detail/31932730
英文题目：Spatially resolved transcriptomics enables dissection of genetic heterogeneity in stage III cutaneous malignant melanoma中文题目：空间分辨转录组学可以解剖III期皮肤恶性黑色素瘤的遗传异质性期刊：Cancer Research 2018.10研究背景：在大多数癌症中同一患者肿瘤内部和肿瘤之间的异质性已被确认尤其是皮肤恶性黑色素瘤。黑素瘤是一种高度免疫原性癌症，在局限性和转移性疾病中诱导与免疫细胞浸润相关的免疫反应。临床上，肿瘤的遗传多样性与TME的遗传多样性可能是解释肿瘤进展、治疗反应、治疗耐药性的出现和黑素瘤预后差异的重要因素。III期黑色素瘤的肿瘤间和肿瘤内分子异质性已经通过一系列分析方法进行了分析，包括基因表达分析、免疫组化（IHC）和蛋白质组学方法。利用单细胞RNA测序（scRNA-seq）分析了黑色素瘤（包括淋巴结转移）的转录异质性，并得出结论：黑色素瘤及其相关肿瘤成分在空间、功能和基因组上的个体内和个体间异质性和基因组上的异质性形成了TME。研究结论：在这项ST技术在黑色素瘤研究中的应用探索性研究中，作者使用原位转录组方法证明了淋巴结转移中肿瘤内和肿瘤间基因表达的异质性。总之，在转录组分析中添加的空间信息揭示了黑色素瘤转移瘤间更详细的异质性。提出的结果应该激励研究人员将空间成分整合到肿瘤进展和治疗结果的多因素分析中。原文链接：https://international.biocloud.net/zh/article/detail/30154148
空间转录组测序技术医学方向的应用如火如荼，定将会为肿瘤的研究推向更深入的研究。为肿瘤的发生发展机制、转移机制及治疗的研究开拓新的方向和思路。
10x visium还无法做到单细胞分辨率的空间转录组分析，在未来有望需要进一步开拓单细胞分辨率的空间基因表达信息。但此时，百迈客已经为您准备了空间转录组进阶玩法，联合单细胞转录组的数据，近似完成空间上单细胞分辨率。我们再来一起看看百迈客如何玩转单细胞和空间转录组联合分析数据，详情请看百迈客：10x单细胞转录组与空间转录组联合分析一睹为快!
基因表达具有时间和空间特异性。scRNA-seq 使得我们可以在前所未有的分辨率上研究转录组表达数据。空间转录组学（ST）可以将转录特征映射到不同组织区域，使得人们能够从空间的角度解析数据。百迈客可为您提供10x genomics scRNA-seq & spatial transcriptomics (ST) 技术服务，得到单细胞时空图谱数据实现在时空上分析基因的表达。对同一样本的 scRNA-seq 的基因表达数据与空间转录组的基因表达数据或者同一样本的不同切片数据进行 Pearson 相关性分析，从而评估技术重复之间的相似性[1]。
Fig1. 相关性散点图
将 scRNA-seq 数据集作为参考，使用因子分析来预测每个spot可能的单细胞组成，从而实现在空间上定位所有的 scRNA-seq 亚群[2]。
Fig2. 细胞类型在空间组织区域的分布
注：左侧图为ST的各个簇（cluster）的UMAP展示；左侧中间图为 clusters 在空间组织上的聚类可视化展示；右侧图为 ST 与 scRNA-Seq 细胞类型注释结果的整合
注：左图展示单独各个细胞类群在空间的分布情况，右图为空间组织切片每个spot的细胞类型展示图，不同颜色表示不同的细胞类型为了注释不同组织区域的精确的细胞组成，引入了 multimodal intersection analysis 方法[3]整合 scRNA-seq 数据和ST数据。MIA 方法通过计算某区域的差异基因与scRNA-seq数据鉴定的细胞类型差异基因之间的重叠程度，来推断特定组织区域中特定细胞类型的富集情况。Fig4. MIA
注：热图行表示个细胞类型，列为空间组织区域，红色表示富集，蓝色表示缺失通过绘制韦恩图展示空间组织区域的差异基因与scRNA-seq各亚群差异基因的整体情况。Fig5. venn
注：每个花瓣上的数字表示该细胞亚群或组织区域的差异基因总数，中间圆心的数字表示所有细胞亚群与组织区域的交集基因数
欣赏完单细胞&空间转录组联合分析的数据，百迈客轻松搞定空间转录组单细胞分辨率的分析方法， 百迈客为您提供scRNA-seq & ST 服务分析平台，如果您也对单细胞和空间转录技术感兴趣，欢迎老师来电咨询！
1. A Spatiotemporal Organ-Wide Gene Expression and Cell Atlas of the Developing Human Heart
2. Spatiotemporal analysis of human intestinal development at single-cell resolution
3. Multimodal Analysis of Composition and Spatial Architecture in Human Squamous Cell Carcinoma
百迈客生物基于高通量测序技术、生物信息分析技术和生物云计算技术，为广大科研工作者提供以综合技术服务、生物云分析、三代高通量测序以及试剂、仪器等科研周边业务。
公司拥有Nanopore、PacBio、Illumina、Waters、10XGenomics等主流服务平台，以及基于云架构的生物云计算平台—百迈客云，提供涵盖人重外显子、三维基因组、单细胞与空间转录组、基因组组装、转录调控、微生物、群体遗传、质谱及表观遗传等研究方向的技术服务。目前百迈客云平台拥有200多款基因分析工具，分析结果可直接用于文章发表，更有近百部科研相关视频和8大基因数据库助力科研工作者深度数据挖掘。
自公司成立起先后在《Cell》、《Nature》、《Nature Genetics》、《Nature Communications》、《Plant Cell》等学术刊物发表论文数千篇，拥有国家发明专利技术40余项，软件著作权近200余项。
我们一直秉承”生物科技创新，服务社会，造福人民”的企业使命，致力于打造“生物科技创新中心”的发展愿景，让生物科技更快，更好的提高人类生活质量。