专栏名称: 基迪奥生物

广州基迪奥生物官方公众平台，小圆每天分享各种生信软件使用技巧，搜罗好玩的科研生活，定期还有掉节操的生物界八卦分享，让科研变得有意思咯~

如何进行单细胞和空间转录组联合分析？

基迪奥生物 · 公众号 · · 2025-02-20 18:04

正文

前段时间，在《如何利用单细胞转录组进行医学研究？》、《如何进行单细胞转录组分析？（农学方向）》、《如何使用单细胞转录组冲刺高分？最新案例参考！》等文章为大家分享了很多前沿文章和最新的基迪奥单细胞项目文章。

而通过单细胞与空间转录组的联合分析，可同时发挥空间转录组的空间位置信息和单细胞转录组的分辨率优势，从多维度全面探究细胞亚群的分布特征、发育分化、调控机制等。接下来，为大家分享6篇以“单细胞+空间转录组”为策略的最新文章供大家学习参考，也欢迎有相关意向的老师留言咨询。

案例1

通过scRNA-Seq和Stereo-Seq解读转录图谱揭示SOX3在垂体发育中的作用

英文标题： Human Pituitary Organoids: Transcriptional Landscape Deciphered by scRNA-Seq and Stereo-Seq, with Insights into SOX3's Role in Pituitary Development

发表期刊： Advanced Science

发表时间： 2025.2.14

技术策略： scRNA-seq，Stereo-Seq

影响因子： 14.3

物种样本： 人垂体类器官

DOI： 10.1002/advs.202414230

垂体类器官为研究人类垂体疾病提供了一个极具前景的模型。然而该技术仍处于起步阶段，关于人垂体类器官的细胞组成、细胞间相互作用和空间分布仍存在诸多未知。本研究通过系统性调整培养条件，成功提升了诱导多能干细胞（iPSCs）向垂体类器官分化的效率，达到甚至超越既往研究水平。此外，研究团队首次对垂体类器官进行单细胞RNA测序（scRNA-seq）和空间组学测序（Stereo-seq），揭示了类器官内多样的细胞簇、复杂的细胞间相互作用及空间信息特征。值得注意的是，SOX3基因干扰可显著阻碍iPSCs向垂体类器官的分化过程，这进一步凸显了垂体类器官作为理想实验模型的潜力。本研究不仅提供了优化的人垂体类器官培养方案，更为未来提供了宝贵的转录组学数据集，为垂体类器官或垂体疾病领域的后续研究奠定了基础。

图1. scRNA-seq分析垂体类器官中下丘脑和垂体谱系标志物的表达模式

案例2

肝细胞癌中的间质结构及对预后产生相反影响的成纤维细胞亚群

英文标题： Stromal architecture and fibroblast subpopulations with opposing effects on outcomes in hepatocellular carcinoma

发表期刊： Cell Discovery

发表时间： 2025.01.28

技术策略： scRNA-seq，snATAC-seq，stereo-Seq

影响因子： 13

物种样本： 人肝癌组织

DOI： 10.1038/s41421-024-00747-z

解析癌症相关成纤维细胞（CAFs）的空间异质性对于理解肿瘤生物学和治疗设计至关重要。通过将病理图像分析与空间蛋白质组学相结合，本研究揭示了肝细胞癌（HCC）中两种具有不同生物学功能和细胞外基质组成的基质原型。利用scRNA-seq，snATAC-seq，stereo-Seq等技术，发现了两种成纤维细胞亚群CAF-FAP和CAF-C7，它们的空间富集与这两种基质原型密切相关，并且与患者预后呈相反关系。总之，本研究提出了基于明确基质原型的HCC基质靶向策略，提出了CAFs根据空间环境改变其转录程序和细胞间相互作用的概念。

图2. 多种癌症类型的间质炎症枢纽验证

案例3

一个包含跨物种注释的单细胞与空间小麦根系图谱

英文标题： A single-cell and spatial wheat root atlas with cross-species annotations delineates conserved tissue-specific marker genes and regulators

发表期刊： Cell Reports

发表时间： 2025.02.01

技术策略： scRNA-seq，Stereo-Seq

影响因子： 7.5

物种样本： 小麦根

DOI： 10.1016/j.celrep.2025.115240

尽管单细胞转录组测序在植物研究中得到广泛应用，但由于缺乏经过验证的标记基因，在研究较少的植物中实现精确的聚类注释仍面临重大挑战。本研究通过构建小麦根系的单细胞转录图谱，并利用小麦、水稻、玉米、拟南芥等公开数据集进行注释，进一步采用空间转录组学验证了同源性注释结果。这些发现能够预测进化保守的组织特异性标记基因，并为小麦和其他物种的根组织构建细胞类型特异性基因调控网络。总之，本研究建立了小麦根尖分生组织的单细胞和空间转录组学资源库，包含大量的细胞类型特异性标记基因及发育调控因子。该数据资源和分析方法将为非模式植物的细胞类型注释研究提供支持。

图3. Stereo-seq根切片中标记基因的表达模式

案例4

髓母细胞瘤局部复发和远处扩散的高细胞可塑性状态

英文标题： High cellular plasticity state of medulloblastoma local recurrence and distant dissemination

发表期刊： Cell Reports Medicine

发表时间： 2025.01.13

技术策略： scRNA-seq，snATAC-seq，10X Visium，Stereo-seq

影响因子： 11.7

物种样本： 人肿瘤样本

DOI： 10.1016/j.xcrm.2024.101914

髓母细胞瘤（Medulloblastoma，MB）是一种异质性儿童脑肿瘤，其复发与扩散的治疗面临重大挑战。为解析其细胞多样性及遗传特征，本研究综合分析了scRNA-seq、snATAC-seq及空间转录组数据，在SHH和Group_3亚型中鉴定出具有不同局部复发或远处转移倾向的独特细胞群。局部复发病灶中循环肿瘤细胞富集度更高，而扩散性病灶则表现出相对显著的分化细胞亚群。在MB进展过程中，一类被称为“高细胞可塑性（high cellular plasticity, HCP）”的细胞亚群逐渐显现，其分裂潜能和染色质可及性增强，驱动肿瘤复发。通过抑制HCP相关标志物，可在临床前模型中有效延缓MB进展。本研究填补了关于复发性MB细胞多样性、染色体变异及生物学动态的认知空白，并为潜在治疗策略提供了理论依据。

图4. 原发性和复发性髓母细胞瘤的单细胞RNA测序特征分析

案例5

结直肠癌宏观环境的免疫特征分析揭示免疫细胞的系统性功能障碍和可塑性

英文标题： Immune profiling of the macroenvironment in colorectal cancer unveils systemic dysfunction and plasticity of immune cells

发表期刊： Clinical and Translational Medicine

发表时间： 2025.02.11

技术策略： scRNA-seq，stereo-seq

影响因子： 7.9

物种样本： 人血样、肿瘤组织、肿瘤边缘、肿瘤邻近肠组织、正常肠组织

DOI： 10.1002/ctm2.70175

肿瘤免疫宏环境由肿瘤及周围响应肿瘤发生和免疫治疗的器官构成。目前因缺乏全面的分析方法阻碍了其在预测结直肠癌（CRC）患者治疗效果的应用。本研究采用飞行时间流式细胞术和RNA测序技术，系统表征了肿瘤组织、血液及正常肠组织和癌旁肠组织中的免疫细胞异质性。通过单细胞RNA测序、空间转录组学、CyTOF及多重免疫荧光技术对免疫特征进行验证。基于细胞表型和转录特征，揭示了CRC宏环境（包括血液、肿瘤及不同肠组织结构）中存在的独特免疫类型，表现为免疫细胞组成紊乱、免疫抑制标志物表达升高以及促进免疫抑制调控的细胞间相互作用。本研究深入解析了CRC免疫宏环境特征，揭示了肿瘤发生过程中免疫细胞的抑制与活化动态，证明了利用血液标志物预测免疫治疗反应的潜在临床应用价值。

图5. 结肠直肠癌宏观环境的单细胞和空间景观

案例6

人体皮肤创伤愈合的时空单细胞路线图

如何进行单细胞和空间转录组联合分析？

正文

请到「今天看啥」查看全文