OCT空间转录组测序技术

 

 

 

技术简介：

 

转录组学研究经历了从整体到单细胞、再到空间维度的发展历程。传统批量转录组测序（Bulk RNA-seq）只能反映组织中细胞的平均基因表达水平，无法揭示细胞间的异质性；单细胞转录组测序（scRNA-seq）虽然实现了单细胞分辨率，却需要将组织解离为单细胞悬液，导致细胞原有的空间位置信息和相互关系丢失。

然而，细胞的空间位置是决定其功能的重要因素，在胚胎发育、肿瘤微环境、免疫调控等生物学过程中发挥关键作用。为了同时获取基因表达和空间信息，空间转录组学（Spatial Transcriptomics，ST）应运而生。该技术能够在保留组织原位结构的基础上，解析基因表达的空间分布，实现“基因表达+空间位置”的联合分析，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技术手段，并于2020年被《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。

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

针对OCT包埋的新鲜冷冻（Fresh Frozen, FF）组织的空间转录组测序，是目前应用最广泛、数据质量最高的一类空间转录组技术。它利用新鲜组织中完整的RNA，通过poly(T)捕获实现全转录组（Whole-transcriptome）空间表达分析，具有检测范围更广、灵敏度更高的特点。

云序生物OCT空间转录组测序采用测序型技术，专为OCT包埋的新鲜冷冻（Fresh Frozen, FF）组织或固定冷冻（Fixed Frozen）样本设计，在6×6 mm的空间表达芯片上采用polyT高效捕获+原位转印技术，凭借优化后的微球表面偶联工艺与反应动力学，极大提升了对低丰度转录本（如转录因子、非编码RNA）的捕获效率。目前已在人、小鼠、大鼠、猪、兔子、鸡及哺乳动物样本中得到广泛验证。即使在高度复杂的神经系统或高度异质性的软骨组织中，依然保持着极高的基因检出率，让每一个分子信号都清晰可见。

 

 

云序生物OCT空间转录组测序实验流程：

1.组织切片与贴片

将OCT包埋组织切片后贴附于空间转录组芯片上，保持组织原始形态和空间结构；

2.组织染色与成像

对组织切片进行ssDNA/HE染色，并采集高分辨率组织图像，为后续空间定位和结果可视化提供依据；

3.组织透化与mRNA捕获

对组织进行透化，使细胞内mRNA释放，mRNA被芯片表面的空间条形码（Spatial Barcode）捕获，每个转录本携带对应的空间位置信息；

4.文库构建及测序

对捕获的RNA进行逆转录、cDNA合成、扩增及建库测序，获取基因表达信息与空间坐标信息；

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：

单细胞级空间分辨率，兼顾多尺度组织解析

采用10μm捕获点间距，接近单细胞空间分辨率，可精准解析组织中不同细胞群的空间分布。同时支持10–100μm多级分辨率分析，能够根据研究需求灵活实现单细胞、细胞群及组织区域等不同尺度的空间表达分析，兼顾精细解析与整体组织结构研究。 

大面积芯片设计，提高组织覆盖能力

提供3mm、6mm和10mm等多种芯片规格，可灵活适配小鼠脑、胚胎、肿瘤切片以及大尺寸临床组织样本，兼顾高分辨率研究与大视野空间解析，减少重复实验，提高组织利用率。

超高探针密度，提高基因检出率

单芯片上分布约11000个捕获点（spot），每个捕获点可配置30万/100万级空间捕获探针，具有更高的空间采样密度和RNA捕获能力，可有效提升UMI数、基因数及低表达基因的检测能力，为后续空间聚类、细胞类型注释及差异分析提供更加丰富的数据支撑。

高灵敏度RNA捕获，低丰度基因不遗漏

凭借优化后的微球表面偶联工艺与反应动力学，大幅提升了RNA捕获效率，对转录因子、细胞因子、非编码RNA等低丰度转录本具有更高检出能力。已在人、小鼠、大鼠、猪、兔、鸡等多种物种样本中得到充分验证，即使面对神经组织、软骨等复杂组织，依然保持优异的基因检出率，让更多生物学信息得以保留。

 

 

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