時(shí)空簡(jiǎn)訊第45期。

時(shí)空轉(zhuǎn)錄組技術(shù)是近年來(lái)發(fā)展迅猛的新興技術(shù)，它不僅能夠定量檢測(cè)細(xì)胞的基因表達(dá)，還能精確定位細(xì)胞在組織中的空間位置，實(shí)現(xiàn)了從時(shí)間、空間維度深度解析健康和疾病狀態(tài)下細(xì)胞類型和基因表達(dá)的變化過(guò)程。2020年，華大自主研發(fā)出超高分辨率的“生命全景照相機(jī)”Stereo-seq（Spatial Enhanced REsolution Omics-sequencing），該技術(shù)基于DNA納米球測(cè)序芯片，實(shí)現(xiàn)了500 nm的分辨率，同時(shí)捕獲面積可達(dá)13 cm×13 cm。

目前，Stereo-seq已被成功應(yīng)用到胚胎和器官發(fā)育、再生醫(yī)學(xué)、腫瘤研究等多個(gè)領(lǐng)域，相關(guān)成果分別以專題和封面文章形式發(fā)表在CNS及其子刊，并入選了中國(guó)科協(xié)生命科學(xué)學(xué)會(huì)聯(lián)合體評(píng)選的2022年度“中國(guó)生命科學(xué)十大進(jìn)展”和GPB評(píng)選的2022年度“中國(guó)生物信息學(xué)十大進(jìn)展”。在此，就Stereo-seq在生長(zhǎng)發(fā)育、疾病研究、工具研發(fā)領(lǐng)域發(fā)表的10篇文章進(jìn)行簡(jiǎn)述，以供參考。后續(xù)也將推出有關(guān)Stereo-seq技術(shù)及其應(yīng)用文章的簡(jiǎn)訊，敬請(qǐng)關(guān)注。

發(fā)育/再生

Development & Regeneration

單細(xì)胞分辨率下時(shí)空轉(zhuǎn)錄組揭示蠑螈端腦發(fā)育和再生中的關(guān)鍵神經(jīng)干細(xì)胞亞群

Science?[IF：63.714]

① 蠑螈具有非凡的腦損傷再生能力，應(yīng)用Stereo-seq技術(shù)首次構(gòu)建了蠑螈端腦結(jié)構(gòu)，繪制了蠑螈端腦整個(gè)發(fā)育和損傷再生過(guò)程中原位單細(xì)胞分辨率的基因表達(dá)圖譜和細(xì)胞空間動(dòng)態(tài)變化圖譜，為研究腦再生的分子機(jī)制奠定了基礎(chǔ)。

② 有一種神經(jīng)干細(xì)胞（ependymoglial cells，EGCs）亞型在蠑螈端腦再生過(guò)程中早期被激活，在再生中后期進(jìn)行大量增殖，而其他EGCs保持休眠狀態(tài)，推測(cè)此EGCs亞型是參與傷口愈合反應(yīng)的主要細(xì)胞群，并轉(zhuǎn)化為損傷缺失的神經(jīng)元（lost neurons）。

③ 再生和發(fā)育兩個(gè)生物學(xué)過(guò)程的細(xì)胞空間分布和分子途徑特征極其相似，表明蠑螈的腦再生可能通過(guò)具有相似的機(jī)制分子調(diào)控干/祖細(xì)胞的分化，部分再現(xiàn)腦發(fā)育過(guò)程中的神經(jīng)發(fā)生。

④ 蠑螈端腦時(shí)空轉(zhuǎn)錄組圖譜數(shù)據(jù)可從https://db.cngb.org/stomics/artista開(kāi)放獲取。（魏小雨/Lina）

Single-cell Stereo-seq reveals induced progenitor cells involved in axolotl brain regeneration.

2022.09.02；DOI：10.1126/science.abp9444

研究文章；蠑螈，端腦，損傷，發(fā)育，再生，神經(jīng)干細(xì)胞，空間轉(zhuǎn)錄組，細(xì)胞動(dòng)力學(xué)，Stereo-seq；Xiaoyu Wei, Sulei Fu, Hanbo Li, Yang Liu, Shuai Wang, Weimin Feng, Yunzhi Yang, Liang Chen, Xun Xu, Ji-Feng Fei, Ying Gu；杭州華大生命科學(xué)研究院，廣東省醫(yī)學(xué)科學(xué)院，華南師范大學(xué)，中國(guó)科學(xué)院大學(xué)，武漢大學(xué)；中國(guó)

成年食蟹猴大腦皮層的空間分辨基因調(diào)控和疾病相關(guān)脆弱性圖譜

Nature Communications?[IF: 17.694]

① 利用基于Smart-seq2的snRNA-seq和基于液滴的DNBelab C4 RNA-seq，結(jié)合Stereo-seq，研究成年食蟹猴的前額葉皮層、初級(jí)運(yùn)動(dòng)皮層和初級(jí)視覺(jué)皮層，在單細(xì)胞空間分辨率下建立了一個(gè)非靈長(zhǎng)類腦皮層的轉(zhuǎn)錄組和染色質(zhì)可及性圖譜（https://db.cngb.org/mba）。

② 通過(guò)大規(guī)模的平行和整合圖譜分析，在空間上定義了細(xì)胞類型特異性和區(qū)域特異性的調(diào)節(jié)元件，并確定了興奮性神經(jīng)元在區(qū)域異質(zhì)性中的轉(zhuǎn)錄調(diào)控。

③ 基于單核轉(zhuǎn)錄組和染色質(zhì)可及性綜合分析，識(shí)別出少突膠質(zhì)細(xì)胞成熟的主調(diào)控因子，為脫髓鞘疾病的進(jìn)一步功能研究提供了候選點(diǎn)，并證明了成年人類和獼猴大腦中少突膠質(zhì)細(xì)胞軌跡的保守調(diào)控景觀。

④ 結(jié)合表觀遺傳學(xué)和空間轉(zhuǎn)錄組分析，證實(shí)了獼猴皮質(zhì)細(xì)胞類型中人類神經(jīng)系統(tǒng)疾?。ㄈ缰囟纫钟舭Y、精神分裂癥、阿爾茲海默癥）危險(xiǎn)因素的細(xì)胞類型的特異性富集。（Lina）

Spatially resolved gene regulatory and disease-related vulnerability map of the adult Macaque cortex.

2022.11.08；DOI: 10.1038/s41467-022-34413-3

研究文章；食蟹猴，人，大腦，前額葉皮層，初級(jí)運(yùn)動(dòng)皮層，初級(jí)視覺(jué)皮層，神經(jīng)系統(tǒng)疾病，基因表達(dá)，染色質(zhì)可及性，DNBelab C4 RNA-seq，snRNA-seq，Stereo-seq；Ying Lei, Mengnan Cheng, Zihao Li, Zhenkun Zhuang, Liang Wu, Yunong sun, Yuyu Niu, Hongkui Zeng, Yong Hou, Longqi Liu, Shiping Liu, Xun Xu；杭州華大生命科學(xué)研究院，深圳華大生命科學(xué)研究院，深圳灣實(shí)驗(yàn)室，中國(guó)科學(xué)院大學(xué)，華南理工大學(xué)，昆明科技大學(xué)；中國(guó)

Stereo-seq首次構(gòu)建花生的空間轉(zhuǎn)錄圖譜揭示peg的異質(zhì)性

Plant Biotechnology Journal?[IF：13.263]

① 基于Stereo-seq，成功建立了非模式作物花生的高分辨率空間轉(zhuǎn)錄圖譜，并通過(guò)與其他3個(gè)組織（根、莖和下胚軸）進(jìn)行比較，揭示了peg的復(fù)雜細(xì)胞類型特異性和空間基因表達(dá)特征。

② 在Stereo-seq的基礎(chǔ)上，改進(jìn)了冷凍裝置和透化方法：將厚度為10 μm的冷凍截面安裝在為植物組織設(shè)計(jì)的100 mm2?Stereo-seq芯片上；在透化方法中，將溶液用超聲霧化器噴灑在截面表面上，以避免mRNA溶液的橫向擴(kuò)散。

③ 從根、下胚軸、莖和pegs中依次鑒定出35,970、47,304、47,096和44,825個(gè)基因，在BIN80處將所有數(shù)據(jù)可視化為18個(gè)簇，并發(fā)現(xiàn)peg中僅在維管束區(qū)域的細(xì)胞類型與根和莖中的維管束區(qū)域相似，表明peg是一種與莖和根均有較大差異的組織。

④ peg尖端的表皮中富集參與糖苷和皂苷合成的基因，用來(lái)保護(hù)peg尖端的胚珠不受地下害蟲的侵害；peg中后部表皮中富集感知環(huán)境信號(hào)的基因，用來(lái)感知土壤刺激并在地下啟動(dòng)胚胎和果實(shí)發(fā)育。（寒鶴）

Spatial transcriptome analysis on peanut tissues shed light on cell heterogeneity of the peg.

2022.07.06；DOI：10.1111/pbi.13884

研究文章；花生，peg，細(xì)胞異質(zhì)性，Stereo-seq，空間轉(zhuǎn)錄組；Yiyang Liu，Guoxin Xu，Shubo Wan，Guowei Li；山東農(nóng)業(yè)科學(xué)院作物種質(zhì)資源研究所，深圳華大生命科學(xué)研究院，山東農(nóng)業(yè)科學(xué)院濕地農(nóng)業(yè)與生態(tài)學(xué)研究所；中國(guó)

小鼠出生后大腦內(nèi)側(cè)結(jié)構(gòu)的單細(xì)胞空間轉(zhuǎn)錄組圖譜

Frontiers in Cell and Developmental Biology?[IF：6.081]

① 利用Stereo-seq對(duì)出生后第七天（P7）的小鼠腦樣本矢狀面最中線處相鄰2張切片進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證了已報(bào)道25個(gè)腦區(qū)特異性基因分布與報(bào)道結(jié)果一致，并且2張切片之間具有很高的一致性，bin50（50×50 DNB bins，25 μm diameter）基因數(shù)為2,276，證明了Stereo-seq原位捕獲的高精度和高效性，為后續(xù)數(shù)據(jù)探索和生物學(xué)解釋提供了高質(zhì)量的資源。

② 采用Bin50對(duì)P7小鼠腦矢狀面切片聚類，共鑒定出41個(gè)不同的解剖學(xué)結(jié)構(gòu)，且已知典型標(biāo)識(shí)基因在腦切片上的表達(dá)分布和報(bào)道的原位雜交數(shù)據(jù)一致；同時(shí)，在腦切片上觀察到了皮層不同層、背腹軸以及不同腦區(qū)的基因和調(diào)節(jié)子表現(xiàn)出強(qiáng)烈的區(qū)域特異性，表明了不同腦區(qū)的功能差異。

③ 通過(guò)Stereo-seq，基于圖像的細(xì)胞分割描述了全腦切片的單細(xì)胞分辨率圖譜；在P7小鼠腦切片的不同區(qū)域識(shí)別出了41個(gè)亞型的99,365個(gè)細(xì)胞（每個(gè)細(xì)胞698個(gè)基因），不同細(xì)胞類型其空間分布表現(xiàn)出強(qiáng)烈的區(qū)域異質(zhì)性，表明每個(gè)區(qū)域都有特定的功能。（蓉寶）

A cellular resolution spatial transcriptomic landscape of the medial structures in postnatal mouse brain.

2022.05.17；DOI：10.3389/fcell.2022.878346

研究文章；小鼠，大腦，細(xì)胞類型，空間轉(zhuǎn)錄組，Stereo-seq，scRNA-seq；Mengnan Cheng, Liang Wu, Chuanyu Liu, Longqi Liu；中國(guó)科學(xué)院大學(xué)，深圳華大生命科學(xué)研究院，鄭州大學(xué)；中國(guó)

Stereo-seq構(gòu)建雌性小鼠肺不同功能區(qū)的空間轉(zhuǎn)錄組圖譜

Frontiers in Genetics?[IF：4.772]

① 從雌性成年小鼠的肺中收集4個(gè)連續(xù)的10 μm厚度的冷凍切片，分別用于H&E染色（n=1）和Stereo-seq實(shí)驗(yàn)（n=3），構(gòu)建高分辨率的發(fā)育中雌性小鼠肺空間轉(zhuǎn)錄組（spatial transcriptome，ST）圖譜，表征肺不同功能區(qū)的基因表達(dá)模式及近端至遠(yuǎn)端軸的功能梯度，同時(shí)整合ST與scRNA-seq數(shù)據(jù)，有助于深入研究肺發(fā)育生物學(xué)和疾病機(jī)理等。

② 對(duì)切片進(jìn)行質(zhì)量評(píng)估，每個(gè)切片獲得4.77 GB reads，并進(jìn)一步處理得到bin1矩陣，基于合并后的bin 50（25 μm）構(gòu)建雌性成年小鼠肺部的ST圖譜。

③ 分析細(xì)支氣管、肺泡和免疫細(xì)胞等標(biāo)記基因的空間分布，利用Hotspot軟件探究空間共表達(dá)基因得到17個(gè)細(xì)胞亞群，并定義出細(xì)支氣管、肺泡、軟骨和免疫細(xì)胞等肺特定結(jié)構(gòu)或細(xì)胞類型。

④ 通過(guò)遠(yuǎn)端和近端肺的差異表達(dá)基因及功能富集，發(fā)現(xiàn)Malat1、Jarid2、Lars2等在肺遠(yuǎn)端表達(dá)較高，Scgb1a1、Scgb3s2、Cyp2f2等在肺近端表達(dá)較高，并表征了遠(yuǎn)、近端的功能差異梯度。

⑤ 整合ST和已發(fā)表scRNA-seq數(shù)據(jù)，確定11種主要的細(xì)胞類型并計(jì)算了細(xì)胞類型空間分布的相關(guān)性；通過(guò)基因調(diào)控網(wǎng)絡(luò)重建表征99個(gè)在肺切片中有明顯空間分布的調(diào)控因子，確定了細(xì)胞類型特異性的調(diào)控模塊。

⑥Stereo-seq數(shù)據(jù)可從https://db.cngb.org/stomics/datasets/STDS0000062?tab=explore獲取。（徐曉靜）

Spatial transcriptome uncovers the mouse lung architectures and functions.

2022.03.09；DOI：10.3389/fgene.2022.858808

研究文章；小鼠，肺，肺泡，結(jié)構(gòu)，功能，空間基因定位，Stereo-seq；Yujia Jiang，Shijie Hao，Chuanyu Liu，Longqi Liu，Xun Xu；鄭州大學(xué)，深圳華大生命科學(xué)研究院；中國(guó)

疾病機(jī)理與診療

Disease Mechanism and Diagnosis

黑色素瘤生長(zhǎng)轉(zhuǎn)移的細(xì)胞層次群體差異

Nature?[IF: 69.504]

① 對(duì)多種小鼠皮膚黑色素瘤模型進(jìn)行scRNA-seq和空間轉(zhuǎn)錄組測(cè)序，通過(guò)譜系追蹤和定量建模，生成了一個(gè)關(guān)于黑色素瘤細(xì)胞狀態(tài)的多樣性和軌跡的時(shí)空分辨率圖譜，提出了腫瘤生長(zhǎng)的分層模型，并揭示了僅有特定細(xì)胞群具有支持腫瘤生長(zhǎng)和轉(zhuǎn)移的能力。

② 確定了7種不同的黑色素瘤細(xì)胞狀態(tài)，其中，cluster4和cluster1共同表達(dá)去分化神經(jīng)嵴（neural crest，NC）干細(xì)胞樣細(xì)胞的標(biāo)記基因，且cluster4還表現(xiàn)出遷移前NC干細(xì)胞的特征和最顯著的去分化特征。

③ 在C57BL/6小鼠移植模型中，利用譜系追蹤實(shí)驗(yàn)，提出一個(gè)細(xì)胞分層模型，即原發(fā)黑色素瘤至少包含干細(xì)胞樣和祖細(xì)胞樣細(xì)胞群體，二者具有不同的生長(zhǎng)動(dòng)力學(xué)和命運(yùn)決定。

④ 聚類分析空間轉(zhuǎn)錄組和scRNA-seq數(shù)據(jù)，并利用Stereo-seq，發(fā)現(xiàn)上皮-間充質(zhì)轉(zhuǎn)化前（pre-epithelial-mesenchymal transition，pre-EMT）NC干細(xì)胞樣預(yù)測(cè)得分與到最近血管的距離負(fù)相關(guān)；進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，內(nèi)皮細(xì)胞可促進(jìn)黑色素瘤細(xì)胞去分化的生態(tài)位環(huán)境的形成，以及pre-EMT NC樣干細(xì)胞的出現(xiàn)和/或維持，進(jìn)而刺激黑色素瘤的生長(zhǎng)。

⑤ 黑色素細(xì)胞黑色素瘤系的SOX10敲低后，PRRX1表達(dá)活性增加，引起間充質(zhì)樣細(xì)胞重編程；用他莫昔芬（tamoxifen）治療荷瘤小鼠，并在治療后30 d收集黑色素瘤病變樣本進(jìn)行scRNA-seq，確定了Prrx1標(biāo)記的是形成腫瘤轉(zhuǎn)移起始的細(xì)胞庫(kù)。（大禹）

A cellular hierarchy in melanoma uncouples growth and metastasis.

2022.09.21；DOI: 10.1038/s41586-022-05242-7

研究文章：小鼠，皮膚，黑色素瘤，內(nèi)皮細(xì)胞，細(xì)胞分層，生長(zhǎng)，轉(zhuǎn)移，scRNA-seq，空間轉(zhuǎn)錄組，Stereo-seq; Panagiotis Karras, Ignacio Bordeu, Joanna Pozniak, Ada Nowosad, Florian Rambow, Jean-Christophe Marine；VIB, KU Leuven, University of Cambridge, Universidad de Chile, University Hospital Essen, University Duisburg-Essen, German Cancer Consortium (DKTK)；Belgium, UK, Germany.

Stereo-seq助力揭示腹直肌前鞘下支持hPSC胰島細(xì)胞的高效定植和發(fā)揮功能

Nature Metabolism?[IF：19.865]

① 建立了全新的、能有效支持hPSC胰島細(xì)胞的體內(nèi)存活、功能成熟和功能長(zhǎng)期維持的移植方案：腹直肌前鞘下移植，為臨床糖尿病治療提供了理想的胰島移植新策略，有望實(shí)現(xiàn)1型糖尿病的治愈。

② 與肝臟門靜脈移植相比，腹直肌前鞘下移植術(shù)具有微創(chuàng)、簡(jiǎn)單、耐受性良好，以及該部位的移植物易于進(jìn)行活檢和成像等優(yōu)勢(shì)。

③ 將hPSC胰島細(xì)胞輸注到糖尿病模型恒河猴腹直肌前鞘下，所有接受移植的糖尿病恒河猴的總血糖控制均得到了顯著改善。

④ 使用Stereo-seq分析原位hPSC胰島細(xì)胞移植物的基因表達(dá)，證實(shí)了腹直肌前鞘下移植能夠長(zhǎng)期維持hPSC胰島細(xì)胞的特性和功能。（Lina）

Implantation underneath the abdominal anterior rectus sheath enables effective and functional engraftment of stem-cell-derived islets.

2023.01.09；DOI：10.1038/s42255-022-00713-7

研究文章；恒河猴，胰島，1型糖尿病，腹直肌前鞘下，干細(xì)胞治療，胰島細(xì)胞，免疫組化，Stereo-seq；Zhen Liang, Dong Sun, Shuaiyao Lu, ?Xiaozhong Peng, Yuanyuan Du, Hongkui Deng；北京大學(xué)，中國(guó)醫(yī)學(xué)科學(xué)院，北京協(xié)和醫(yī)學(xué)院；中國(guó)

snRNA-seq和Stereo-seq聯(lián)合分析揭示宮頸鱗狀細(xì)胞癌的免疫微環(huán)境

Advanced Science?[IF：17.521]

① 采用snRNA-seq對(duì)5名宮頸鱗狀細(xì)胞癌（cervical squamous cell carcinoma，CSCC）患者的67,003個(gè)宮頸組織細(xì)胞進(jìn)行分析，并利用Stereo-seq分析2名非癌癥患者和4名CSCC患者的宮頸樣本，揭示了CSCC組織的結(jié)構(gòu)和免疫細(xì)胞組成，繪制了CSCC的空間免疫細(xì)胞圖譜，增強(qiáng)了對(duì)CSCC免疫微環(huán)境的認(rèn)識(shí)，并為晚期CSCC的治療提供了思路。

② 在snRNA-seq和Stereo-seq數(shù)據(jù)中評(píng)估了具有不同免疫功能的3個(gè)基因組的表達(dá)譜，即共刺激、細(xì)胞毒性/效應(yīng)和共抑制/耗竭，發(fā)現(xiàn)除LGALS9和IDO1外，CSCC的腫瘤區(qū)和炎癥區(qū)大多數(shù)免疫抑制基因的表達(dá)水平均不明顯高于非癌癥樣本。

③ CD56+NK細(xì)胞和未成熟樹(shù)突狀細(xì)胞在高代謝腫瘤區(qū)域顯示出比低代謝腫瘤區(qū)域更強(qiáng)的信號(hào)，表明高代謝腫瘤可能更容易與先天免疫反應(yīng)相關(guān)；低代謝腫瘤區(qū)嗜酸性粒細(xì)胞、未成熟B細(xì)胞和Treg細(xì)胞較多，提示適應(yīng)性免疫反應(yīng)無(wú)效。

④ 進(jìn)一步分析snRNA-seq中的成纖維細(xì)胞，發(fā)現(xiàn)了一組與致瘤性癌相關(guān)的肌成纖維細(xì)胞（myofifibroblasts，myCAFs），其是CSCC腫瘤微環(huán)境的重要組成部分，可能通過(guò)抑制淋巴細(xì)胞的浸潤(rùn)和腫瘤細(xì)胞外基質(zhì)的重塑來(lái)支持腫瘤的生長(zhǎng)和轉(zhuǎn)移。（Max）

Single-nucleus RNA sequencing and spatial transcriptomics reveal the immunological microenvironment of cervical squamous cell carcinoma.

2022.08.19；DOI: 10.1002/advs.202203040

研究文章；人，宮頸，宮頸癌，免疫微環(huán)境，snRNA-Seq，Stereo-seq；Zhihua Ou, Shitong Lin, Jiaying Qiu, Wencheng Ding, Peidi Ren；深圳華大生命科學(xué)研究院，華中科技大學(xué)，同濟(jì)醫(yī)學(xué)院，同濟(jì)醫(yī)院；中國(guó)

空間轉(zhuǎn)錄組揭示錯(cuò)配修復(fù)熟練的結(jié)直腸腺癌的不連續(xù)炎癥模式

Fundamental Research

① 利用Stereo-seq，以50 μm的分辨率分析來(lái)自4個(gè)錯(cuò)配修復(fù)功能完整（proficient-mismatch repair，pMMR）結(jié)直腸腺癌樣本和2個(gè)匹配的遠(yuǎn)端正常樣本，闡明了在病理學(xué)注釋的癌癥區(qū)域中不連續(xù)炎癥反應(yīng)所涉及的分子模式，可能有助于闡明臨床實(shí)踐中組合免疫治療的發(fā)展。

② 基于空間變化基因表達(dá)的位置，揭示了空間變化的免疫生態(tài)系統(tǒng)，并確定了預(yù)定義的“冷”腫瘤中具有細(xì)胞因子分泌增加和MHC-II分子表達(dá)上調(diào)的“warmed-up”表型；這種“warmed-up”免疫特征與原位拷貝數(shù)差異和組織重塑過(guò)程有關(guān)。

③ “warmed-up”特征基因表明，從TCGA數(shù)據(jù)庫(kù)中獲得的結(jié)直腸癌患者的總存活率有所提高。（Lina）

Spatial transcriptome unveils a discontinuous inflammatory pattern in?profificient mismatch repair colorectal adenocarcinoma.

2022.03.15；DOI：10.1016/j.fmre.2022.01.036

研究文章；結(jié)腸，直腸，結(jié)直腸癌，炎癥模式，錯(cuò)配修復(fù)，scRNA-seq，空間轉(zhuǎn)錄組；Rongxin Zhang, Yu Feng, Wenjuan Ma, Longqi Liu, Ao Chen, Gong Chen, Xun Xu; 中山大學(xué)腫瘤防治中心，深圳華大生命科學(xué)研究院；中國(guó)

工具方法

Technology and Methods

Spatial-ID：通過(guò)遷移學(xué)習(xí)和空間嵌入進(jìn)行空間高分辨轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)的細(xì)胞注釋

Nature Communications?[IF：17.694]

① 開(kāi)發(fā)了一種基于監(jiān)督學(xué)習(xí)的細(xì)胞注釋方法Spatial-ID（SPATIAL cell type IDentifification），它集成了高通量細(xì)胞級(jí)空間分辨轉(zhuǎn)錄組學(xué)（spatially resolved transcriptomics，SRT）數(shù)據(jù)集的遷移學(xué)習(xí)和空間嵌入策略。

② 該方法有效整合了現(xiàn)有的參考scRNA-seq數(shù)據(jù)的知識(shí)和SRT數(shù)據(jù)的空間信息，大大提高了細(xì)胞類型識(shí)別的準(zhǔn)確性，且提高了對(duì)來(lái)自不同測(cè)序技術(shù)的數(shù)據(jù)的穩(wěn)健性。

③ 選用4個(gè)具有不同特征的公開(kāi)SRT數(shù)據(jù)集，通過(guò)比較根據(jù)預(yù)測(cè)和ground truth計(jì)算的準(zhǔn)確性和加權(quán)F1分?jǐn)?shù)，發(fā)現(xiàn)Spatial-ID的性能優(yōu)于目前最優(yōu)的細(xì)胞注釋方法；與DNN的結(jié)果相比，確認(rèn)空間信息在Spatial-ID中發(fā)揮重要作用。

④ Spatial-ID對(duì)基于3D FISH的SRT數(shù)據(jù)集（即小鼠下丘腦視前區(qū)）的分析，顯示出其更好的性能，進(jìn)一步證實(shí)該方法可以有效地應(yīng)用于3D SRT數(shù)據(jù)集的細(xì)胞類型注釋；基于FISH的SRT數(shù)據(jù)集（即小鼠初級(jí)運(yùn)動(dòng)皮層）的隨機(jī)基因丟失模擬的比較，證明了Spatial-ID對(duì)基因丟失變化的較好穩(wěn)健性。

⑤ 將Spatial-ID應(yīng)用于Stereo-seq獲取的小鼠端腦數(shù)據(jù)集，展示了其在構(gòu)建大視野空間轉(zhuǎn)錄組腦圖譜中的應(yīng)用前景。（Lina）

Spatial-ID: A cell typing method for spatially resolved transcriptomics via transfer learning and spatial embedding.

2022.12.20；DOI：10.1038/s41467-022-35288-0

研究文章；小鼠，腦，睪丸，精子發(fā)生，發(fā)育，細(xì)胞類型，細(xì)胞注釋，遷移學(xué)習(xí)，空間嵌入，空間轉(zhuǎn)錄組，Spatial-ID；Rongbo Shen, Lin Liu, Zihan Wu, Ying Zhang, Yuxiang Li, Xun Xu, Jianhua Yao; 騰訊AI Lab，深圳華大生命科學(xué)院；中國(guó)

利用GraphST對(duì)空間轉(zhuǎn)錄組學(xué)進(jìn)行空間信息的聚類、集成和反卷積

Nature Communications?[IF：17.694]

① 開(kāi)發(fā)了一種圖自監(jiān)督對(duì)比學(xué)習(xí)方法GraphST，該方法充分利用空間信息和基因表達(dá)譜進(jìn)行空間信息聚類、批處理集成和細(xì)胞類型反卷積。

② GraphST首先將圖神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)與基于增強(qiáng)的自監(jiān)督對(duì)比學(xué)習(xí)相結(jié)合，通過(guò)編碼基因表達(dá)和空間鄰近性來(lái)學(xué)習(xí)用于空間聚類的spots的表示；然后通過(guò)訓(xùn)練一個(gè)自動(dòng)編碼器，以無(wú)監(jiān)督的方式從scRNA-seq數(shù)據(jù)中學(xué)習(xí)信息豐富的細(xì)胞特征；最后，利用映射矩陣來(lái)推斷空間轉(zhuǎn)錄組spots的細(xì)胞類型組成。

③ 將GraphST應(yīng)用于人類和小鼠組織的不同Visium、Stereo-seq和Slide-seqV2數(shù)據(jù)集（人腦、乳腺癌組織和淋巴結(jié)；小鼠乳腺癌、嗅球、大腦和胚胎），發(fā)現(xiàn)其在識(shí)別空間域方面優(yōu)于現(xiàn)有的7種方法（如Seurat、Giotto等），并能有效去除批次效應(yīng)，而無(wú)需明確檢測(cè)批次因素。

④ 通過(guò)GraphST將scRNA-seq數(shù)據(jù)投射到空間轉(zhuǎn)錄組上以預(yù)測(cè)空間spots中的細(xì)胞狀態(tài)（細(xì)胞類型和樣本類型），與cell2location（性能最好的反卷積方法）相比，其計(jì)算出的cell-to-spot映射矩陣比可以更準(zhǔn)確地推斷細(xì)胞類型組成。

⑤ GraphST可以將scRNA-seq衍生的樣本表型轉(zhuǎn)移到空間轉(zhuǎn)錄組上，這一點(diǎn)通過(guò)描繪腫瘤來(lái)源的組織切片中腫瘤和正常相鄰區(qū)域得到了證明。（Lina）

Spatially informed clustering, integration, and deconvolution of spatial ranscriptomics

with GraphST.

2023.03.01；DOI：10.1038/s41467-023-36796-3

研究文章；人，小鼠，腦，胚胎，乳腺癌組織，空間轉(zhuǎn)錄組，GraphST，反卷積，細(xì)胞聚類；Yahui Long, Jinmiao Chen; Singapore Immunology Network (SIgN), National University of Singapore (NUS); Singapore.