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空間多組學(xué)研究思路分享(一):解析腫瘤微環(huán)境特征

瀏覽次數(shù):295 發(fā)布日期:2025-10-21  來源:本站 僅供參考,謝絕轉(zhuǎn)載,否則責(zé)任自負(fù)

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

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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)。

圖片圖1 單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組注釋結(jié)果示例

從相同的腫瘤組織中獲取石蠟切片,進(jìn)行CosMx SMI空間轉(zhuǎn)錄組檢測(cè)。結(jié)合單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)聯(lián)合分析,獲得詳細(xì)的細(xì)胞類型注釋和基因表達(dá)空間圖譜。之后,使用鄰域分析,將組織分割成不同的空間域,分析不同空間域內(nèi)細(xì)胞豐度和基因表達(dá)差異,重點(diǎn)關(guān)注富集細(xì)胞類型A的空間域;蛘,以細(xì)胞類型A為中心,將其周邊不同距離的環(huán)形區(qū)域定義為不同空間域,分析隨著距離增加,細(xì)胞類型A周圍細(xì)胞類型組成和基因表達(dá)分布的變化規(guī)律。
 
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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。

為了解析關(guān)鍵空間域中的細(xì)胞通訊網(wǎng)絡(luò),使用細(xì)胞互作分析篩選空間域中不同細(xì)胞類型間的基因互作關(guān)系對(duì),尤其是細(xì)胞類型A與其他細(xì)胞類型間的互作關(guān)系。進(jìn)一步分析篩選出的基因?qū)δ,鎖定與腫瘤發(fā)展密切相關(guān)的基因和信號(hào)通路。

圖片圖3 空間細(xì)胞互作分析結(jié)果示例

整合上述分析結(jié)果,描繪腫瘤微環(huán)境的時(shí)空細(xì)胞圖譜,找尋腫瘤發(fā)展過程中重要的基因和信號(hào)通路,為新治療策略提供參考

案例分享 
 

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文章題目:?jiǎn)渭?xì)胞空間轉(zhuǎn)錄組學(xué)揭示了免疫治療驅(qū)動(dòng)的急性白血病骨髓生態(tài)位重塑
期刊:Science Advances
影響因子:12.5
發(fā)表時(shí)間:2025.07

急性髓系白血。ˋML)是一種致命的血液系統(tǒng)惡性腫瘤,難治性或復(fù)發(fā)性AML(R-AML)患者預(yù)后極差,急需開發(fā)有效的治療方法。本研究使用單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組測(cè)序+表面蛋白檢測(cè)獲取轉(zhuǎn)錄組和免疫表型信息,結(jié)合CosMx空間分子成像系統(tǒng)(CosMx SMI)分析了R-AML患者免疫治療前后骨髓樣本中不同免疫細(xì)胞群體與白血病細(xì)胞的時(shí)空相互作用。結(jié)合鄰域分析,精準(zhǔn)分析腫瘤微環(huán)境,發(fā)現(xiàn)帕博利珠單抗治療后,白血病細(xì)胞附近出現(xiàn)了全局性和局部性的免疫細(xì)胞富集現(xiàn)象,這可能與臨床治療反應(yīng)相關(guān)。細(xì)胞互作分析表明,免疫治療后,白血病細(xì)胞與免疫細(xì)胞之間的特定信號(hào)通路發(fā)生了改變。這些結(jié)果有助于深入了解AML中的免疫相互作用,為制定治療策略提供參考。
 
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圖4 研究方案

參考文獻(xiàn):
Gui, Gege et al. “Single-cell spatial transcriptomics reveals immunotherapy-driven bone marrow niche remodeling in AML.” Science advances vol. 11,28 (2025): eadw4871.
發(fā)布者:上海生物芯片有限公司
聯(lián)系電話:400-100-2131
E-mail:marketing@shbiochip.com

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