可视化组织内的基因表达

作者 | 周运来

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稳健，潇洒，大方，靠谱。

一段生信缘，一棵技能树。

生信技能树核心成员，单细胞天地特约撰稿人，简书创作者，单细胞数据科学家。

空间基因表达

组织的复杂性使得在分子水平上以高通量的方式识别组织功能变得十分困难。而免疫组织化学和H&E染色是了解基于蛋白质表达和细胞形态的组织结构的基础工具。近年来空间转录组技术的发展将传统组织学技术的优点与RNA测序的巨大通量结合起来。在基因表达信息上分层的能力提供了更清晰、更全面的生物图片，这些图片是在组织切片上捕捉得到。

Visium 空间基因表达解决方案测量完整组织切片中的总 mRNA，并绘制发生作用的基因位置。在现有的实验室基础设施中易于采用，该解决方案能够在多种组织中实现基因表达的空间分辨可视化，而不需要预选。在识别不同细胞群的同时，保持空间环境，以了解细胞功能、表型和组织微环境中位置的关系。现在，可以通过非常简单、互补的工作流程和解决方案，在同一样本中揭示组织的 RNA 和形态表征。

图1。小鼠肾脏的空间中聚类和基因表达。上面一行描述了组织形态、基因表达和聚类的整体分析，而下面一行描述了对一些特定基因的分析。A.冠状小鼠肾脏切片H&E染色成像，然后通过Visium空间基因表达工作流进行处理。为包含UMI计数(B)、总基因计数(C)和数据的图像覆盖和基于总差异表达基因的空间聚类 (D)。在亚群 2（红色）中最高表达的前 10 个基因比任何其他聚类显示在最右边。可以在单个实验中分析的许多 mRNA 的例子也有描述：Slc22a8 (E) ,Slc34a1 (F) ,Slc22a12 (G) 和 Umod (H)，所有这些都与已知的表达模式相一致。

可视化组织内的基因表达

解决方案的优点：

• 在多种样本类型中获得完整组织切片和高通量基因表达分析
• 检查来自同一组织切片的组织学和 mRNA profles，发现新的组织生物标志物（biomarkers）
• 阐明生物结构，并了解局部细胞如何在正常和病变组织内相互作用
• 避免了解离样本进行基因表达研究
• 在不了解细胞亚型或细胞标记的情况下，对细胞群体进行特征描述
• 分析和理解基因表达的异质性及其对生物系统的影响
• 通过添加基因表达信息来验证、描述形态学结论

解决方案的特征：

• 即用型工作流程，包括内部检测的兼容组织。
• 兼容大多数组织类型，多种小鼠、大鼠和人体组织类型，如大脑、肿瘤、肾脏、肠、皮肤、心脏等。
• 在一个完整的工作日内完成从切片到建库端到端的工作
• 对新鲜冷冻样品进行优化
• 个捕获区域，每个区域包含6.5mm^2上的5000个条形码mRNA捕获点面积(根据组织类型，每个点平均捕获1-10个细胞)
• 易于使用和方便的软件与SpaceRanger和Loupe可视化
• 容易地与当前的实验室方法和工具集成为组织分析
• 高分辨率和灵敏度

图2。基因在小鼠大脑中的表达。A. H&E染色小鼠冠状脑切片。硒酸钠的空间mRNA表达(B)和Hpca (C)是大脑中已知表达模式基因的例子，主要是在海马区。海马体的表达与已知的表达模式一致(注意点的大小与比例无关)

应用领域

• 癌症生物学
• 神经科学
• Immuno-oncology
• 肿瘤微环境
• 免疫学
• 发育生物学
• 干细胞生物学
• 毒理学
• 组织工程和再生医学
• 病理学
• 肿瘤的异质性
• 组织形态
• Host-graft response
• 组织发育机制
• 治疗干预反应
• 生物标志物的发现
• 细胞图谱

注：详情可参考10X官网

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