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破壁微生態(tài)研究:CosMx SMI 空間轉(zhuǎn)錄組重塑宿主-微生物互作認(rèn)知

瀏覽次數(shù):298 發(fā)布日期:2025-10-21  來(lái)源:本站 僅供參考,謝絕轉(zhuǎn)載,否則責(zé)任自負(fù)

微生態(tài)(Microecology)是指微生物群落(包括細(xì)菌、真菌、病毒等)與其宿主(如人體、動(dòng)植物)及所處環(huán)境(如土壤、水體)之間形成的動(dòng)態(tài)生態(tài)系統(tǒng)。這一系統(tǒng)通過(guò)物質(zhì)循環(huán)、能量流動(dòng)和信息傳遞,維持著生態(tài)平衡與宿主健康。微生態(tài)學(xué)作為生態(tài)學(xué)的微觀分支,主要研究微生物群落的組成、多樣性、功能及其與宿主的互作機(jī)制。

醫(yī)學(xué)是微生態(tài)研究的重要方向,其核心意義在于闡明人體微生物群落(尤其是腸道菌群)與宿主健康的動(dòng)態(tài)關(guān)系,為疾病預(yù)防、診斷和治療提供新視角。微生態(tài)失衡已被證實(shí)是肥胖、糖尿病、心血管疾病及腫瘤等慢性病的關(guān)鍵致病因素,通過(guò)干擾免疫調(diào)節(jié)、代謝途徑及炎癥反應(yīng)參與疾病進(jìn)程。微生態(tài)干預(yù)策略(如菌群移植、微生態(tài)制劑)不僅能直接重建菌群平衡以治療頑固性感染和炎癥,還能通過(guò)“增效減毒”機(jī)制優(yōu)化放化療及靶向治療的效果,推動(dòng)醫(yī)學(xué)模式向“健康管理”轉(zhuǎn)型。隨著微生態(tài)醫(yī)學(xué)被確立為新興臨床學(xué)科,其通過(guò)整合多組學(xué)技術(shù),正構(gòu)建標(biāo)準(zhǔn)化診療體系,為精準(zhǔn)醫(yī)療和全民健康提供核心支撐。

圖片醫(yī)學(xué)微生態(tài)十年文獻(xiàn)數(shù)量統(tǒng)計(jì)

01 SBC空間微生態(tài)轉(zhuǎn)錄組研究解決方案

SBC將Bruker公司特色空間轉(zhuǎn)錄組技術(shù)CosMx SMI技術(shù)應(yīng)用到微生態(tài)研究中,充分利用CosMx SMI技術(shù)能自由定制探針的能力,在轉(zhuǎn)錄組檢測(cè)panel中,加入了可與特定微生物基因靶向結(jié)合的探針,在檢測(cè)宿主空間轉(zhuǎn)錄組信息的同時(shí),獲得特定微生物的空間分布特征,解析微生物對(duì)宿主的影響。
 
圖片
SBC空間微生態(tài)轉(zhuǎn)錄組研究研究路線

在獲得受微生物(病毒、細(xì)菌等)感染的組織切片樣品后,可先進(jìn)行組織影像學(xué)檢測(cè)確認(rèn)感染后的病理特征。利用RNAscope技術(shù)確定感染程度。之后,使用CosMx SMI空間轉(zhuǎn)錄組檢測(cè)技術(shù)解析切片樣品,獲得宿主的基因表達(dá)與細(xì)胞分布的空間特征,以及微生物的空間分布情況。在整合宿主與微生物的分子信息后,可依照如下思路進(jìn)行研究:
1.根據(jù)宿主細(xì)胞內(nèi)是否有微生物存在,將宿主細(xì)胞分為未感染細(xì)胞與感染細(xì)胞。隨后可將感染與未感染細(xì)胞進(jìn)行差異比較分析,獲得差異表達(dá)基因和信號(hào)通路,理解感染發(fā)生后宿主細(xì)胞的表型變化特征。
2.根據(jù)微生物在組織中的空間分布信息,鑒定微生物的富集區(qū)域(即易感區(qū)域),對(duì)該空間域內(nèi)的細(xì)胞組成、基因表達(dá)和細(xì)胞通訊網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行詳細(xì)解析,一方面可獲得易感區(qū)域微環(huán)境的分子生物學(xué)特征,另一方面可鎖定重要的互作關(guān)系對(duì),找到影響疾病發(fā)展的關(guān)鍵靶點(diǎn)。

02 CosMx SMI技術(shù)應(yīng)用于微生態(tài)研究的案例分享

抗逆轉(zhuǎn)錄病毒治療(ART)單藥方案無(wú)法根除HIV(艾滋病病毒)。盡管通過(guò)ART實(shí)現(xiàn)HIV復(fù)制的終身抑制看似可行,但藥物副作用、耐藥性及治療成本等因素,使得尋找"HIV治愈方案"成為必然需求。利用CosMx SMI空間轉(zhuǎn)錄組檢測(cè)技術(shù),對(duì)慢性SIVmac239M感染的恒河猴(NHP)的淋巴結(jié)FFPE組織切片進(jìn)行空間分析(宿主轉(zhuǎn)錄組和病毒RNA)。結(jié)果表明,從空間水平可明顯區(qū)分活躍感染細(xì)胞與未感染的SIV病毒富集區(qū)域,精準(zhǔn)重建了淋巴結(jié)的組織結(jié)構(gòu)和免疫微環(huán)境特征,并測(cè)量了不同淋巴免疫微環(huán)境中SIV感染細(xì)胞個(gè)體周圍的微環(huán)境變化。這些結(jié)果揭示病毒區(qū)域在其細(xì)胞免疫社區(qū)背景下的作用,提高了研究者對(duì)NHP作為HIV模型系統(tǒng)的理解,為新療法的開(kāi)發(fā)提供了理論基礎(chǔ)。
 
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模型處理方案
 

圖片形態(tài)學(xué)抗體染色、標(biāo)志性免疫基因marker和SIV的空間表達(dá)分布圖
 
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SIV感染與未感染T細(xì)胞或周圍鄰域細(xì)胞的差異基因分析和功能富集結(jié)果
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標(biāo)簽: 空間組學(xué) 基因 SMI
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