單細(xì)胞空間分析的發(fā)展歷程

大量檢測方法如RNA測序和質(zhì)譜檢測了底物中的平均RNA和蛋白質(zhì)豐度。這些方法對研究群體水平的多樣性是有用的，但不能告訴我們單個(gè)細(xì)胞表型細(xì)胞不能單獨(dú)生存。

• 檢測分析物的豐富度 

• 研究群體的多樣性

單細(xì)胞分析技術(shù)，如流式細(xì)胞術(shù)和單細(xì)胞測序，可以提供樣品更高分辨率的圖像。通過捕獲單個(gè)細(xì)胞中的RNA和/或蛋白表達(dá)，我們可以對所有不同的細(xì)胞類型和功能狀態(tài)進(jìn)行分類，以研究細(xì)胞水平的多樣性。然而，這種方法不能描述細(xì)胞間的空間組織和相互作用。

• 檢測分析物的豐富度 

• 研究群體的多樣性

• 區(qū)分細(xì)胞類型和功能狀態(tài)

空間生物學(xué)為單細(xì)胞分析增加了另一個(gè)維度。空間環(huán)境對于理解細(xì)胞如何組織和在組織景觀中如何驅(qū)動(dòng)疾病進(jìn)展和對治療的反應(yīng)至關(guān)重要。通過單細(xì)胞分辨率全組織切片成像，多重成像所展示的空間表型揭示了這些空間關(guān)系和相互作用。

• 檢測分析物的豐富度 

• 研究群體的多樣性

• 區(qū)分細(xì)胞類型和功能狀態(tài)

• 描述細(xì)胞如何組織及相互關(guān)系

空間表型的互補(bǔ)分析方法

空間轉(zhuǎn)錄組揭示細(xì)胞狀態(tài)

轉(zhuǎn)錄組分析，即對樣本中RNA轉(zhuǎn)錄本的調(diào)查，是發(fā)現(xiàn)研究的有力工具。隨著新一代測序技術(shù)的出現(xiàn)，我們現(xiàn)在可以用RNA-seq分析整個(gè)轉(zhuǎn)錄組，單細(xì)胞RNA測序方法已經(jīng)使分析單個(gè)細(xì)胞中的基因表達(dá)成為可能。

空間轉(zhuǎn)錄組學(xué)是一種新興的方法，可以量化組織切片中的轉(zhuǎn)錄組，在保留空間環(huán)境的同時(shí)進(jìn)行細(xì)胞狀態(tài)分析。然而，目前的空間轉(zhuǎn)錄組學(xué)方法提供了高水平的多重分析，然而單細(xì)胞分析只能依賴于興趣區(qū)域或基于斑點(diǎn)的捕獲方法。未來基于成像的方法所提供的真正單細(xì)胞分辨率的方法可能會彌補(bǔ)這一差距。分析數(shù)百到數(shù)千份轉(zhuǎn)錄本的能力使空間轉(zhuǎn)錄組學(xué)成為發(fā)現(xiàn)和高度互補(bǔ)空間蛋白質(zhì)組學(xué)的強(qiáng)大工具。

空間蛋白組學(xué)揭示細(xì)胞表型

蛋白是所有細(xì)胞的功能分子，并最終是幾乎所有生物過程的效應(yīng)器。因此，絕大多數(shù)藥物的靶點(diǎn)是蛋白，這使得蛋白生物標(biāo)記物在開發(fā)治療和診斷工具方面特別有用。

雖然復(fù)雜的轉(zhuǎn)錄組學(xué)方法已經(jīng)被證明對發(fā)現(xiàn)研究非常有效，但蛋白組學(xué)正在迎頭趕上。空間蛋白組學(xué)是對蛋白及其在組織內(nèi)的定位和動(dòng)態(tài)的大規(guī)模分析。基于圖像的空間蛋白組學(xué)方法能夠以單細(xì)胞分辨率對整個(gè)組織切片上的40多個(gè)蛋白質(zhì)標(biāo)記進(jìn)行定量和空間分析。

空間多組學(xué)方法將單細(xì)胞空間蛋白組數(shù)據(jù)與單細(xì)胞空間轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)整合在一起，為組織生物學(xué)提供了更全面的見解，并發(fā)現(xiàn)了新的生物標(biāo)志物特征。