“學(xué)術(shù)爭(zhēng)鳴”專家面對(duì)面，觀點(diǎn)搶先看！探討時(shí)空多組學(xué)解碼醫(yī)學(xué)破局，本期我們繼續(xù)深耕#時(shí)空多組學(xué)話題，解答以下您的疑問。6位科研領(lǐng)域?qū)＜覂A囊相授、授之以漁，了解前沿創(chuàng)新技術(shù)動(dòng)態(tài)【經(jīng)典語錄放送】機(jī)不可失哦~

·空間多組學(xué)研究是怎么切入臨床研究的？

·空間多組學(xué)更有利于解決哪些生物學(xué)問題？

·空間多組學(xué)與常規(guī)組學(xué)相比更能填補(bǔ)哪些不足？

·空間多組學(xué)應(yīng)用在國(guó)自然基金申請(qǐng)中的建議點(diǎn)？

·空間多組學(xué)更多的應(yīng)用前景？

（現(xiàn)場(chǎng)專家從左到右依次為：上海交通大學(xué)醫(yī)學(xué)院附屬瑞金醫(yī)院曹亞南研究員、海軍軍醫(yī)大學(xué)東方肝膽外科醫(yī)院陳磊研究員、中國(guó)醫(yī)學(xué)科學(xué)院藥物研究所天然藥物活性物質(zhì)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室賀玖明研究員、復(fù)旦大學(xué)附屬腫瘤醫(yī)院王建華教授、同濟(jì)大學(xué)附屬第一婦嬰保健院王凱研究員、華東師范大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院殷東敏研究員、上海交通大學(xué)呂海濤研究員）

帶著以上的疑問，技術(shù)搶先看！看6位行業(yè)領(lǐng)域?qū)＜依蠋熢趺凑f？解碼時(shí)空多組學(xué)，助力您的科學(xué)研究。

上海交通大學(xué)醫(yī)學(xué)院附屬瑞金醫(yī)院曹亞南研究員

問題七

您是代謝性疾病領(lǐng)域的專家，空間代謝無疑是非常適合用于代謝性疾病的研究，那從您的角度看，單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組和空間轉(zhuǎn)錄組測(cè)序應(yīng)該如何配合空間代謝組研究代謝性疾病呢？

對(duì)于我們這個(gè)領(lǐng)域，代謝相關(guān)的研究、代謝疾病的研究、代謝組學(xué)肯定是一個(gè)非常重要的技術(shù)。當(dāng)然在過去，其實(shí)大家說到代謝組學(xué)，這種認(rèn)知都會(huì)比較單一。就是以質(zhì)譜的非靶標(biāo)檢測(cè)，其中也包括特定針對(duì)血清里面的代謝物檢測(cè)等，一說到代謝組學(xué)，大家就會(huì)想到是這種方式。其實(shí)過去傳統(tǒng)的代謝組學(xué)與空間代謝組學(xué)相比它也有很多局限性。

對(duì)于代謝物來說，代謝產(chǎn)物的化學(xué)組成非常復(fù)雜，對(duì)于它的注釋遠(yuǎn)不如基因或者蛋白清晰。因?yàn)榛蛞呀?jīng)非常清晰，已經(jīng)有很好數(shù)據(jù)庫(kù)。代謝物和代謝組學(xué)目前在數(shù)據(jù)庫(kù)或者數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)方面還需要更多探究，但代謝物是更加接近功能或者更具有功能效應(yīng)的物質(zhì)，而且它的變化也很快。所以我們對(duì)隨著不同時(shí)間點(diǎn)的變化和它在特定的一個(gè)組織器官里面的一個(gè)效應(yīng)研究對(duì)我們理解它在疾病當(dāng)中作用是非常重要的。

所以解決這些問題我覺得空間代謝組學(xué)其實(shí)是非常重要的一個(gè)方式，因?yàn)槲易约涸诼姑魃镒鲞^空間代謝組學(xué)，我也拿到了相關(guān)的數(shù)據(jù)。我覺得有幾個(gè)非常重要的方面：

第一，雖然這個(gè)技術(shù)還是在一個(gè)發(fā)展當(dāng)中，我認(rèn)為它還沒有達(dá)到一個(gè)成熟的階段，需要不斷的進(jìn)步和提升。但是我們已經(jīng)看到隨著分辨率的提高，看到不同的組織、細(xì)胞區(qū)域的代謝物分布的特征，并且它隨著節(jié)律的變化或者應(yīng)激變化會(huì)引起不同代謝物的空間變化，這樣我們可以看到下游的功能性代謝物變化。

如果結(jié)合單細(xì)胞組學(xué)或者空間代謝組學(xué)，實(shí)際上它是對(duì)空間轉(zhuǎn)錄組或者單細(xì)胞的很好的注釋，比如說過去可能我們對(duì)某一些細(xì)胞或者看到某一些細(xì)胞里面的某些基因的表達(dá)是很特異的特征，或者他的這個(gè) tf activity 是一個(gè)很特異的特征，但是我們可能并不清楚這種活性意味著什么？或者他有什么功能？那么如果加上空間代謝組可能是對(duì)這種功能的一個(gè)補(bǔ)充的理解，可能不能理解全部，但是至少我們能夠注釋一部分。那這種已經(jīng)讓我們對(duì)數(shù)據(jù)的認(rèn)識(shí)起到很好的幫助。當(dāng)然我覺得在未來，實(shí)際上相應(yīng)的一些統(tǒng)計(jì)方法或者算法也有很大提升的空間，尤其是針對(duì)這種跨組學(xué)數(shù)據(jù)的結(jié)合整合。比如說過去對(duì)于這個(gè)定位層面、RNA層面或蛋白層面，我們會(huì)有一些跨組學(xué)數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)方法。

那么代謝組學(xué)尤其是空間代謝組學(xué)怎么樣去和空間其他的數(shù)據(jù)去結(jié)合？可能我們也會(huì)有一些很好的去整合的算法，把代謝組用更好的算法整合起來，這樣的一個(gè)整合數(shù)據(jù)會(huì)給我們提供更多的發(fā)現(xiàn)，尤其是對(duì)于我們代謝病人研究來說。

海軍軍醫(yī)大學(xué)東方肝膽外科醫(yī)院陳磊研究員

問題八

單細(xì)胞多組學(xué)的時(shí)代以來，在蛋白和代謝層面的應(yīng)用遠(yuǎn)沒有轉(zhuǎn)錄層面普及，您覺得是技術(shù)層面的問題，還是生物學(xué)研究復(fù)雜度的問題？

我覺得你提的這個(gè)問題也很好，因?yàn)槠鋵?shí)單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組很火，現(xiàn)在大家發(fā)了很多paper，很多東西也都向臨床去嘗試轉(zhuǎn)化，自然很多在想把其他的單細(xì)胞技術(shù)整合在一起不是更好。但其實(shí)我們發(fā)現(xiàn)很多單細(xì)胞多組學(xué)技術(shù)，他發(fā)展的階段是不一樣的，沒有辦法非常好的匹配。從我的角度上來說，我覺得可能是這方面的因素。特別是單細(xì)胞多組學(xué)技術(shù)

串聯(lián)打通，從中心法則，DNA-RNA-蛋白到最終的代謝物，我們都能從單個(gè)細(xì)胞上全都能看到，這肯定是最好。

但是其實(shí)現(xiàn)在目前從性價(jià)比上來說，只有單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組的成本和收益是我們科研工作者甚至于做臨床轉(zhuǎn)化的人來說是能接受的。單細(xì)胞基因組首先從方法學(xué)，它可能對(duì)單減基因，突變準(zhǔn)確度就會(huì)很差。只能做個(gè) cnv，但如果是只做 cnv 其實(shí)對(duì)我們做研究來說，我覺得不夠。如果可以這樣子，那使用轉(zhuǎn)錄組的一些算法去替代，是個(gè)不錯(cuò)的選擇。從技術(shù)發(fā)展來說，DNA技術(shù)現(xiàn)在達(dá)不到，而且即便是技術(shù)能達(dá)到，成本有點(diǎn)高。我測(cè)一個(gè)人基因組，一個(gè) g 現(xiàn)在也要幾十塊錢，我去外面去測(cè)，如果我每一個(gè)細(xì)胞都想測(cè)，不要說測(cè)十成二十成，我哪怕測(cè)一成，我同時(shí)測(cè)一萬個(gè)細(xì)胞，那這個(gè)成本根本就是天文數(shù)字。我們做科研的角度來說，我們一個(gè)樣本拿到的數(shù)據(jù)其實(shí)連統(tǒng)計(jì)學(xué)分析都做不了，更不要說分組了，每個(gè)組還是生物學(xué)重復(fù)的。

這個(gè)是DNA層面，但是蛋白層面現(xiàn)在也存在著這個(gè)問題，但是蛋白相對(duì)來說更好一些。很多空間蛋白組這種分析的方法，它成數(shù)也是逐漸的在提高，從以前的三色四色五色九色，到現(xiàn)在的四十色，甚至于現(xiàn)在有一些新的數(shù)據(jù)，一百色也可以做到?。?/p>

那其實(shí)蛋白層面我可以當(dāng)做一個(gè)驗(yàn)證的方法，單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組得到這些結(jié)果，對(duì)感興趣的基因設(shè)計(jì)特定的panal。我可以從空間蛋白組學(xué)組，回過去對(duì)這個(gè)結(jié)果進(jìn)行驗(yàn)證。但是如果我是想從頭用單細(xì)胞蛋白組學(xué)去做研究，基本上不可能。咱們現(xiàn)在這個(gè)蛋白組學(xué)的技術(shù)設(shè)備的靈敏度也達(dá)不到我們現(xiàn)在需求。得到結(jié)果相對(duì)來說，它信息量有損失。

其實(shí)空間代謝組也是存在這樣的問題，其實(shí)我們是希望通過一種技術(shù)能把我們?cè)谶@個(gè)層面想得到的所有信息都得到，之后我們?nèi)シ治?。?duì)于腫瘤樣本的異質(zhì)性導(dǎo)致的重現(xiàn)性也會(huì)有各種各樣的問題。我感覺可能還需要技術(shù)一定的發(fā)展。

這個(gè)領(lǐng)域其實(shí)還是取決于技術(shù)的一種驅(qū)動(dòng)，還有技術(shù)發(fā)展越快，成本自然而然這就下來了。我相信包括現(xiàn)在空間轉(zhuǎn)錄組，如果現(xiàn)在用的都跟單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組一樣，那現(xiàn)在也不是這個(gè)價(jià)格，我們也可以借用這個(gè)技術(shù)做更好的研究，得到更好的發(fā)現(xiàn)。

中國(guó)醫(yī)學(xué)科學(xué)院藥物研究所天然藥物活性物質(zhì)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室賀玖明研究員

問題九

空間分辨代謝組學(xué)技術(shù)本身需要在哪些點(diǎn)上作出改進(jìn)？以更好地服務(wù)和解決臨床問題？

好的，剛才我們確實(shí)聊了聊這個(gè)空間代謝組學(xué)的優(yōu)勢(shì)，這個(gè)優(yōu)勢(shì)可能跟傳統(tǒng)、經(jīng)典的液質(zhì)聯(lián)用的代謝組學(xué)問題相比，它只是解決了這個(gè)空間功能實(shí)現(xiàn)。但是說要到性能層面，是有很多的需要去突破和進(jìn)一步發(fā)展的方向。

我結(jié)合我自己實(shí)際情況或者是這些年的研究情況來看，我覺得可能有幾個(gè)方向需要去進(jìn)一步的發(fā)展：

第一個(gè)就是靈敏度和空間分辨率、高通量這個(gè)是永恒的話題。其實(shí)也是陳老師剛才講到的性價(jià)比的問題。就是我們?cè)趺礃油ㄟ^技術(shù)的進(jìn)步和發(fā)展去提供更多的信息？降低分析成本（時(shí)間、樣本等成本）。我們通過性能進(jìn)步提升，去提高這個(gè)空間代謝組學(xué)的成本和性價(jià)比。

另外一個(gè)是信息解讀的問題：我們可以檢測(cè)到很多的化合物，那現(xiàn)在比如說我們能檢測(cè)到一千多個(gè)化合物，那我們能鑒定或者是能準(zhǔn)確鑒定的化合物的數(shù)量大概占到多少。能夠給他解釋生物學(xué)功能的又有多少？其實(shí)還是有很大的挑戰(zhàn)和難度。這塊我覺得肯定也是需要更多的人一起來在代謝物的鑒定策略、信息庫(kù)和數(shù)據(jù)庫(kù)(實(shí)體庫(kù)、樣本庫(kù)、代謝物功能信息庫(kù))等等。

這塊其實(shí)還是需要很多人一起來做,我想可能僅僅是說1~2個(gè)課題組和一家鹿明的公司來做也是很有限的。這兩年我們跟鹿明合作也有了很大的推動(dòng)，我們?cè)瓉砜赡苁前堰@個(gè)0做到1，現(xiàn)在鹿明是能夠從1做到10，然后下一步從10在到100。放大的這種效應(yīng)，肯定還是需要更多人來做。然后把這個(gè)技術(shù)往前進(jìn)步，成本給他降下來。這是我覺得第二個(gè)需要發(fā)展的問題。

第三就是空間多組學(xué)的問題：怎么樣去把空間轉(zhuǎn)錄、單細(xì)胞等去做一些關(guān)聯(lián)分析？我們目前來看，還是有一些方式或者策略去做。因?yàn)槲覀兤鋵?shí)做空間轉(zhuǎn)錄也好、做空間代謝也好，它其實(shí)需要的樣本量并不大，我們有一張冰凍切片或者兩張冰凍切片，我們就可以了。那如果拿到一個(gè)組織，我們做一個(gè)10微米的這種冰凍切片，然后利用他相鄰切片的相似性或者這個(gè)空間結(jié)構(gòu)上的連續(xù)性，我們是可以去做一些關(guān)聯(lián)分析的。因?yàn)槲覀兘M學(xué)的數(shù)據(jù)量很大，然后信息很豐富，再加每一個(gè)像素點(diǎn)是把它當(dāng)做一個(gè)樣本去處理，但是這種基于信息的這種數(shù)據(jù)挖掘的算法以及分析的策略，可能是需要去發(fā)展的。那我想可能下一步在這些方面，應(yīng)該會(huì)有一個(gè)很長(zhǎng)足的進(jìn)步和發(fā)展。

復(fù)旦大學(xué)附屬腫瘤醫(yī)院王建華教授

問題十

王教授，相信會(huì)有越來越多的科研工作者會(huì)將空間多組學(xué)應(yīng)用在國(guó)自然基金的申請(qǐng)中，對(duì)于這方面，您有什么建議嗎？

呂老師提的這個(gè)問題是很中肯，也是很實(shí)際的一個(gè)問題，實(shí)際上我們國(guó)自然基金剛結(jié)束，我還看到很多青年和資深的科學(xué)家，都會(huì)用到這種前沿的技術(shù)，包括單細(xì)胞測(cè)序、空間轉(zhuǎn)錄組等各種組學(xué)用于腫瘤方面的異質(zhì)性研究以及藥物靶點(diǎn)機(jī)制研究。

但是我想說的一點(diǎn)就是我們獲得資助的人實(shí)際上并沒有用到很先進(jìn)技術(shù)，而且有些人用到比較前沿的技術(shù)，也不一定會(huì)受到資助。這個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)在什么地方？實(shí)際上剛才在回答第一個(gè)問題的時(shí)候也提到了，我們的技術(shù)永遠(yuǎn)是為了回答科學(xué)問題服務(wù)的，如果我們的科學(xué)問題提出來是非常的需要?jiǎng)?chuàng)新性、吸引性。但是我們用到這個(gè)技術(shù)不能回答的話，實(shí)際上技術(shù)沒有多大的先進(jìn)性。所以從這個(gè)意義上來講，我們?cè)谠O(shè)計(jì)科研課題的時(shí)候，用到一些先進(jìn)的技術(shù)，這樣體現(xiàn)出你的這個(gè)技術(shù)、方法的創(chuàng)新性和時(shí)效性，但是一定是為了回答領(lǐng)域里面存在關(guān)鍵的科學(xué)問題，如果是僅僅為了技術(shù)用于對(duì)策，那么它就體現(xiàn)不出這個(gè)意義了，也體現(xiàn)不出我們申請(qǐng)基金的價(jià)值。

同濟(jì)大學(xué)附屬第一婦嬰保健院王凱研究員

問題十一

王主任，婦產(chǎn)方向尤其是胎盤和子宮內(nèi)膜樣本目前單細(xì)胞文獻(xiàn)還是相對(duì)來說比較豐富的，空代和空轉(zhuǎn)暫時(shí)報(bào)道很少，那從您的角度來說，空間轉(zhuǎn)錄組和空間代謝組在婦產(chǎn)科方向的應(yīng)用前景如何？

對(duì)，這個(gè)確實(shí)是這樣的，第一還是跟這個(gè)領(lǐng)域有關(guān)系，現(xiàn)在確實(shí)出現(xiàn)很多的新技術(shù)，這些新技術(shù)要不要用？那我的觀點(diǎn)肯定是要用，但是不能濫用。所以說，現(xiàn)在導(dǎo)致在申請(qǐng)基金項(xiàng)目時(shí)候，就像剛才主持人講的，很多評(píng)審的專家，包括基金委的專家，對(duì)這些濫用新技術(shù)很反感。有些課題確實(shí)用不到這些東西，但是為了追求高大上，追求技術(shù)層面的創(chuàng)新，而在用。所以，剛才主持人提了很好的問題，就是我們婦產(chǎn)科領(lǐng)域包括產(chǎn)科、婦科，那么目前做單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組非常多，但在空間組學(xué)的方面還是比較少，主要還是對(duì)空間組學(xué)技術(shù)還不是特別了解，其實(shí)有兩個(gè)很好的例子也算拋磚引玉，如果在做的有這個(gè)領(lǐng)域的，不管是同行、還是同學(xué)，可以考慮這兩個(gè)點(diǎn)。

1.產(chǎn)科其實(shí)研究比較熱的是母胎界面；在腫瘤方面有免疫逃疫，那在產(chǎn)科領(lǐng)域有免疫耐受。就是為什么生孩子，媽媽的個(gè)體不排斥，有些受精卵，種植到待孕的個(gè)體里邊，反倒它的種植率更高，生存更好，這是什么原因？那其實(shí)就是一個(gè)母胎免疫界面，媽媽和胎兒的對(duì)話，所以我覺得這個(gè)用空間組學(xué)來研究這個(gè)問題非常好，因?yàn)樗幸粋€(gè)空間的胎盤的細(xì)胞跟媽媽腹膜細(xì)胞的接觸作用，包括周邊的免疫微環(huán)境變化，這是一個(gè)點(diǎn)。

2.還有一個(gè)是產(chǎn)科的例子，其實(shí)婦科現(xiàn)在還面臨比較多的問題是腫瘤：宮頸癌、內(nèi)膜癌、卵巢癌，這是婦科領(lǐng)域三大腫瘤，那么宮頸癌可能大家了解的比較多，特別是 hpv 疫苗最近比較熱，好多人打電話問了打四價(jià)還是打九價(jià)的疫苗？因?yàn)閷m頸癌它的發(fā)病因就是 hpv 感染，那么 hpv 感染它有個(gè)特征，它感染的這個(gè)區(qū)域呢？在宮頸的臨柱交界，那么臨柱交界最近有個(gè)新的概念，就是說在女孩子一出生的時(shí)候，其實(shí)宮頸就有一個(gè)臨柱交界的一個(gè)區(qū)域，那么隨著生長(zhǎng)慢慢往宮頸外口移動(dòng)，變成一個(gè)新的宮頸交界區(qū)域，那么在宮頸交界的老區(qū)域和新區(qū)域，中間有一個(gè)區(qū)域，這個(gè)區(qū)域現(xiàn)在認(rèn)為是 hpv比較容易感染的區(qū)域。那么如果想研究的話，你沒有空間組學(xué)，根本就動(dòng)不下手。即使把整個(gè)宮頸單細(xì)胞做分析，那根本就沒有辦法定位，到底這些細(xì)胞歸在哪個(gè)位置？很難真正找到細(xì)胞和易感病毒的基因是哪些？我覺得這是一個(gè)很好的例子，就是產(chǎn)科和婦科，我就簡(jiǎn)單舉這兩個(gè)例子，希望對(duì)我們聽眾和觀眾有所幫助。

華東師范大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院殷東敏研究員

問題十二

高通量單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組經(jīng)過5年多的發(fā)展，在生命科學(xué)研究領(lǐng)域得到廣泛的運(yùn)用，您覺得這個(gè)技術(shù)的運(yùn)用目前達(dá)到頂峰了嗎？

單細(xì)胞基因表達(dá)技術(shù)的確在腫瘤或者其他一些外周組織等比較容易獲得的組織里，大家都看到發(fā)了很多文章，好像是感覺達(dá)到了頂峰，但是我自己從神經(jīng)科學(xué)家的角度來說？單細(xì)胞測(cè)序技術(shù)在我們神經(jīng)科學(xué)其實(shí)還是屬于剛剛起步的階段吧！還有很多的發(fā)展空間。舉個(gè)例子，神經(jīng)科學(xué)的學(xué)者研究一個(gè)問題包括我自己最近也在思考研究問題，我們?nèi)藶槭裁词侨?？好像聽起來是一個(gè)哲學(xué)問題，人跟動(dòng)物相比，可能差別最大的就是大腦，我剛說過人的神經(jīng)元的數(shù)量是八百六十億元，但是研究小鼠的神經(jīng)元的數(shù)量有多少？只有八千萬個(gè)，相差了一千倍，也就是說用單細(xì)胞測(cè)序數(shù)據(jù)去測(cè)人或者測(cè)猴子的話，它得到的結(jié)果會(huì)跟我們平常用的大鼠、小鼠會(huì)相差很大。

但是為什么就是沒有像其他腫瘤研究這么方便？關(guān)鍵就是人的大腦組織是很難獲得，尤其是我們中國(guó)一般死者要入土為安，不像國(guó)外，有可能說去世以后愿意把大腦組織捐獻(xiàn)出來，所以在傳統(tǒng)觀念上的問題我們的樣本很難獲得；

另外一個(gè)問題就是說大腦組織很難消化，因?yàn)樯窠?jīng)細(xì)胞它凸起很長(zhǎng)，比如坐骨神經(jīng)的凸起可以達(dá)到一米，超過一米神經(jīng)細(xì)胞消化就很難，不消化就不容易獲得，這是另外一個(gè)問題。通過這些來看單細(xì)胞測(cè)序技術(shù)在神經(jīng)科學(xué)中的應(yīng)用遠(yuǎn)遠(yuǎn)沒有達(dá)到高峰。

小鹿整理完這12個(gè)問題，真的是受益匪淺！

【與專家對(duì)話】讓我們站在巨人的肩膀上，看清前沿?zé)狳c(diǎn)和趨勢(shì)，了解到在每個(gè)領(lǐng)域科學(xué)的探索是一個(gè)長(zhǎng)期而富有變化的工作。學(xué)會(huì)應(yīng)用技術(shù)去給科學(xué)研究賦能也未嘗不是一個(gè)優(yōu)良選擇，解決更多的科研問題不僅是對(duì)于前沿技術(shù)的認(rèn)知和探索，更重要的是深耕本領(lǐng)域研究為下一步的突破積攢能量。

最后感謝各位老師的觀看，歡迎【關(guān)注】鹿明生物公眾號(hào)，了解更多前沿組學(xué)資訊。

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