腫瘤微環(huán)境(TME)作為癌癥發(fā)展的核心驅(qū)動(dòng)力,其復(fù)雜的細(xì)胞組成和空間異質(zhì)性一直是癌癥研究的難點(diǎn)。傳統(tǒng)方法難以捕捉細(xì)胞間的時(shí)空互作動(dòng)態(tài),而空間多組學(xué)技術(shù)的興起為解決這一挑戰(zhàn)提供了革命性工具。這些技術(shù)不僅能解析細(xì)胞類型和基因表達(dá)的精細(xì)圖譜,還能揭示腫瘤發(fā)展中的關(guān)鍵信號(hào)通路,為新治療策略的開發(fā)奠定基礎(chǔ)。在本文中,我們分享了一種系統(tǒng)性的研究思路,旨在通過整合單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組測(cè)序和空間轉(zhuǎn)錄組學(xué)技術(shù)(如CosMx SMI),全面解析腫瘤微環(huán)境的特征。該思路不僅聚焦于細(xì)胞類型的鑒定和功能分析,還通過空間鄰域和互作分析,動(dòng)態(tài)描繪腫瘤微環(huán)境的演變規(guī)律。
研究思路
研究思路詳解
為了解析腫瘤微環(huán)境特征,需要獲得腫瘤組織中細(xì)胞類型和基因表達(dá)的詳細(xì)表達(dá)水平和空間分布規(guī)律。因此,首先使用單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組測(cè)序,詳細(xì)解析腫瘤組織的細(xì)胞類型組成。并將其作為參考用于空間轉(zhuǎn)錄組細(xì)胞注釋。隨后,基于CNV算法鑒定惡性細(xì)胞,并通過信號(hào)通路分析等方法確認(rèn)各細(xì)胞類型在腫瘤發(fā)展中發(fā)揮的功能,篩選影響腫瘤發(fā)展的關(guān)鍵細(xì)胞類型(下稱為細(xì)胞類型A)。
圖1 單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組注釋結(jié)果示例
圖2 空間鄰域分析結(jié)果示例,以細(xì)胞膜為基準(zhǔn),定義0-5μm、5-15μm、15-25μm、25-35μm和35-45μm的環(huán)形鄰域,比較不同距離區(qū)間內(nèi)細(xì)胞類型的分布(豐度)差異,并評(píng)估其比例是否隨與中心細(xì)胞距離的增加而變化。
圖3 空間細(xì)胞互作分析結(jié)果示例
圖4 研究方案