FFPE空间转录组测序技术

 

 

 

技术简介：

 

转录组学的研究经历了从宏观到微观、从“破碎”到“原位”的演进历程。传统的批量转录组测序（Bulk RNA-seq）分析的是组织混合细胞的平均基因表达水平，无法揭示单个细胞之间的差异。随后发展的单细胞转录组测序（scRNA-seq）虽然实现了单细胞水平的基因表达解析，但需要将组织解离成单细胞悬液，导致细胞失去了原有的空间位置以及细胞间的相对空间关系。

然而，空间位置信息对于理解组织结构和功能的关系至关重要。例如，在胚胎发育中，细胞基于其空间位置执行特定的发育任务；在肿瘤中，细胞群体的空间排布直接影响增殖、转移和免疫逃逸。长期以来，科学界虽然能知道细胞里有什么，却不知道它们在哪里、如何与邻近细胞对话、在原位如何工作。

为突破这一瓶颈，空间转录组学（Spatial Transcriptomics, ST）应运而生。该技术能够在保留组织空间结构的同时，原位解析基因表达的空间分布，使转录组分析从传统的“破碎样本”层面跨越到空间位置层面。其技术前身可追溯至20世纪六七十年代的原位杂交技术（ISH），而现代空间转录组学可以在组织原位测量所有mRNA的空间表达谱，实现"基因表达+空间位置"的联合分析。该技术为研究组织微环境、细胞通讯及疾病发生发展提供了全新的研究手段，在2020年也被《Nature Methods》评为“年度方法”。

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

技术原理

目前，空间转录组技术主要分为测序型（Sequencing-based）和成像型（Imaging-based）两大技术路线：

测序型空间转录组通过预先固定于载玻片上的空间条形码（Spatial Barcode）捕获组织切片中的RNA，并结合高通量测序解析基因表达信息，再根据空间条形码将表达矩阵映射回组织原始位置，实现组织空间表达图谱的重建。该类技术具有检测通量高、覆盖基因广、可进行全转录组分析等优势，目前已成为空间转录组研究的主流技术路线。

 成像型空间转录组则基于原位杂交（ISH）或原位测序（In Situ Sequencing）等策略，通过荧光成像直接检测组织中目标RNA分子的空间分布，可实现单细胞甚至亚细胞分辨率，但通常需要预先设计探针，检测基因数量相对有限，实验流程及数据分析也更加复杂。

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

作为临床病理诊断和科研中保存最广泛的样本类型，福尔马林固定石蜡包埋（Formalin-Fixed Paraffin-Embedded，FFPE）样本具有丰富的临床信息和长期保存优势。然而，由于福尔马林固定过程中RNA发生片段化及交联，FFPE样本的空间转录组检测面临诸多挑战：

RNA完整性较低：传统Poly(T)捕获策略难以有效获取转录本信息；

有效捕获效率下降：导致检测灵敏度降低、基因检出数减少；

组织类型差异较大：不同样本之间RNA降解程度存在明显差异，对实验稳定性要求更高；

数据质量波动较大：影响后续细胞类型解析、空间分区及细胞通讯等生物信息学分析。

云序生物空间转录组FFPE解决方案采用测序型技术，专攻FFPE临床存档样本，在6×6 mm的空间表达芯片上使用高特异性双探针杂交+原位转印技术，逆转“降解”困局。不仅完全贴合医院标准的病理制片规范，还具备以下优势：

✅️高敏表现：针对3年内的临床存档石蜡组织，双探针设计能精准锁定降解片段，实现信号的高效级联放大。

✅️超越国际标杆：在脑、甲状腺、肾脏、肝脏、肠道、卵巢、胰腺、膀胱、肺、乳腺以及极难处理的软骨、类器官等临床样本实测中，基因检出率与灵敏度表现突出，显著优于目前市面上的国际标杆品牌。

 

 

云序生物FFPE空间转录组测序实验流程：

1.FFPE切片制备

FFPE切片、HE染色、组织成像及感兴趣区域（Region of Interest，ROI）确认；

2.cDNA文库制备

特异性探针原位杂交、酶联、预扩增；

3.文库质控

构建测序文库，针对片段长度分布及目标基因覆盖等进行质检；

4.高通量测序

同时获取转录本序列信息及对应的空间信息；

5.生物信息学分析

利用空间条形码将测序数据映射回组织原始位置，构建组织空间基因表达图谱，并完成数据质控、空间聚类（Spatial Domain）、空间差异表达分析及细胞分群等分析。

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

技术优势：

30万+特异性探针覆盖，检测灵敏度更高

基于人转录组设计高特异性RNA探针，在6×6 mm的空间表达芯片上铺设了约10000个捕获点（直径10μm），每个捕获点配置超过30万条探针。探针直接靶向编码区（CDS）进行RNA捕获，不依赖Poly(A)尾完整性，显著提升RNA捕获效率和低丰度转录本检出能力，在RNA质量较差的FFPE样本中仍可获得稳定可靠的检测结果。

充分释放FFPE样本研究价值

空间转录组FFPE解决方案采用优化的探针捕获策略，有效克服RNA降解带来的检测限制，实现珍贵临床病理样本的高质量空间转录组分析，为回顾性研究和临床队列研究提供可靠的数据支持。

10μm高空间分辨率，精准解析组织微环境

捕获点中心间距仅10μm，接近单细胞空间尺度，可精细解析组织空间异质性及细胞微环境。同时支持10–100μm多级分辨率分析，兼顾局部细胞互作解析与组织整体空间结构研究。

兼容医院病理标准流程

无需改变医院现有FFPE制样流程，珍贵临床病理样本无需重新取样，可直接利用常规保存的FFPE组织开展空间转录组检测。

 

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