Xenium—真正的细胞级别空间转录组

在上一篇文章里，我们对空间转录组技术进行综述性的梳理（ 点击查看 ）。目前大家比较熟悉的是基于NGS的空间转录组测序。 其中Stereo-seq和Visium HD是这个技术流派的佼佼者。 目前在两种技术的检测分辨力都可以达到细胞级别（微米级）。但实际应用过程中，我们发现基于NGS的空间转录组测序技术，在细胞级别分辨率上往往表现不佳，主要原因是两点：

1） 此类技术需要RNA（或者探针）与芯片上引物探针结合，降低了基因检测的敏感度。 因此，在单个细胞级别（10um）的尺度上，基因检出率往往很低。这将对后续的细胞分群聚类（尤其稀有细胞、细胞子亚类识别）等分析有不良影响。

2） 此类技术在实验处理过程中，一般需要经历透化、转片等操作。 这些操作往往会导致明显的RNA扩散。假设芯片的分析分辨率为5 um级别，但RNA扩散达到10 um级别，无疑也会降低高分辨率数据的可靠性。

总结一下，NGS based空间转录组可以提供高分辨率检测能力，但无法兼顾高分辨率下的高可靠性。

如果期望能同时兼顾高分辨率和高可靠性呢？可以考虑基于图像的空间转录组测序技术。这类技术直接在切片表面完成RNA探针结合、扩增、信号检测等实验操作，在保证检测敏感度的同时，最大程度减少RNA扩散，从而提高数据可靠性。 X enium技术就是这个技术路线的佼佼者。 Xenium平台基于10x Genomics从ReadCoor和Cartana公司获得的基础技术（这两项技术分别由George Church和Mats Nilsson实验室开发 ），同时融合了10x Genomics的专有开发成果 。 由此产生的10x Genomics专有的原位分析技术在灵敏度 、特异性和通量方面比基础技术提高了许多倍。

基迪奥现已引入Xenium平台

Xenium In Situ（原位分析技术）是一种靶向检测技术。其工作原理是利用靶向探针在切片表面与目标转录本结合，然后通过循环扩增扩大目标转录本的信号。再利用Xenium分析仪在组织切片表面直接检测目标转录本信号，从而实现“原位测序”——即目标RNA无需从组织中提取，直接在组织原始位置被检测。

其整体实验流程如下图：

a) 将组织切片放置在Xenium载玻片上,铺上特异性DNA探针，探针在组织表面直接杂交结合mRNA分子。然后进行进行滚环扩增（RCA，Rolling circle amplification），扩大探针信号；

此外，由于Xenium工作流程的非破坏性，切片后期可以继续用于其他实验（例如用于单细胞测序），从而满足更全面的组织分析。

图1 Xenium实验流程示意图

2） 检测通量更大。 Xenium载玻片的成像区域大小为10.5 mm x 22.5 mm，一次可同时检测两张玻片上机，满足横截面较大的组织研究需求；

3） 组织原位的亚细胞分辨率，独特的探针设计，增强了检测的灵敏性和特异性 ，结合原位显微成像的检测方法，保留RNA分子的原位特征，可以实现亚细胞的分辨率，精准识别罕见生物学特征；

4） 灵活定制Panel组合。 在官方推出的商品化Panel基础之上，可灵活增加个性化定制目标基因（可增加1~100个基因）。

5） 高灵敏性、高特异型探针。 平均每个基因设计8对探针，根据表达量高低调整探针数量；环形探针扩增后增加信号强度，便于成像分析处理；

6） 无需NGS测序，Xenium分析仪扫描完即可获得原位空间转录组表达数据。

由于Xenium属于靶向类的技术，需要根据检测需求设计panel。目前官方在商业化芯片设计上，采用标准化基因列表+提供一定的定制性的方案。

目前特定领域靶向芯片一共9种（人类7种，小鼠2种），如果下表。大部分都是采用300个左右的标准清单，加额外100个基因的定制项。

值得注意的是，如果选择标准化的芯片（不含有额外的定制基因），则最低起订量为两张芯片。如果期望额外加入定制基因，则最低起订量为4张芯片。

目前基迪奥生物已经引入Xenium检测平台。如果对Xenium技术感兴趣的老师，可以联系我们。

基迪奥生物拥有丰富的空间转录组项目经验，涉及的物种经验达70+种、组织100+种，产出的空间项目文章平均影响因子28.23+，欢迎有空间组学测序意向的老师扫描下方二维码填写信息，基迪奥为您定制个性化的项目执行方案。