空间转录组概述和研究进展

廖成敏

（昆明理工大学，云南 昆明 650500）

人体组织是高度复杂的系统，由万亿个细胞组成，这些细胞在种类、时间和空间上有所不同，但它们相互协调，形成独特的微环境，以维持器官功能和处理信息，进而确定细胞类型。基于对人体器官分子基础的研究发现，哺乳动物器官转录异质性是由类型、状态、数量不同的细胞因发育（时间）和区域（空间）存在差异而造成的。

高通量单细胞转录组测序技术（single-cell RNA sequencing，scRNA-seq）通常用于鉴定细胞类型和推断发育轨迹等。scRNA-seq方法应用广泛，包括伪时态分析[1]、条形码标记细胞的起源[2]、以特定时间间隔连续采样[3]，可以揭示细胞命运、决定细胞谱系和发育轨迹。然而，scRNA-seq无法解决空间异质性的问题，基于微流控scRNA-seq技术，例如inDrop、Dropseq、microwell-seq和Split-seq等在组织消化后，细胞形成悬浮液，此时已丢失空间位置信息，无法将单细胞转录组信息与空间位置进行匹配。

因此，获取空间转录组信息是研究人员的长期目标，从早期尝试使用荧光原位杂交（Flourescence In Situ Hybridization，FISH）的方法[4]，到目前单细胞分辨率下的空间转录组检测[5]。最近，某学者使用了早先提出的一种RNA成像方法和FISH技术描绘了下丘脑视前区的空间分辨图谱[6]，发现下丘脑视前区覆盖了大约70个神经元簇，远远少于整个大脑。此外，同一群体内的细胞具有不同的分子特征，为了更好地了解细胞异质性，有必要同时记录它们的转录异质性和空间坐标。

1 空间转录组的主要优势

首先，空间转录组可以提供基因表达的“组织空间位置”信息，弥补单细胞转录组的最大缺点。……