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空間多組學(xué)思路分享(二):解析疾病誘導(dǎo)實(shí)質(zhì)細(xì)胞表型改變的分子機(jī)制

瀏覽次數(shù):263 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)

疾病進(jìn)程中實(shí)質(zhì)細(xì)胞表型的病理改變是疾病機(jī)制研究的核心挑戰(zhàn),而空間多組學(xué)技術(shù)正為解析這一過(guò)程提供全新的視角。本文分享的系統(tǒng)性研究思路,通過(guò)整合病理學(xué)分析、單細(xì)胞測(cè)序與CosMx空間分子成像(SMI)技術(shù),構(gòu)建了從組織形態(tài)到分子通路的完整研究框架,精準(zhǔn)揭示疾病誘導(dǎo)實(shí)質(zhì)細(xì)胞表型改變的分子機(jī)制。

一、研究思路

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二. 研究思路詳解

1、為了解析疾病誘導(dǎo)實(shí)質(zhì)細(xì)胞表型發(fā)生了怎樣的改變,首先對(duì)疾病組織進(jìn)行病理分析,鑒定組織結(jié)構(gòu)和形態(tài)的變化特征,并將顯著發(fā)生病理變化的組織區(qū)域標(biāo)記。接下來(lái),對(duì)疾病組織和正常對(duì)照組織進(jìn)行單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組測(cè)序,對(duì)帶有標(biāo)記區(qū)域的疾病組織切片和正常對(duì)照組織切片進(jìn)行CosMx SMI空間轉(zhuǎn)錄組檢測(cè),整合兩部分?jǐn)?shù)據(jù)獲得空間單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組圖譜。

圖片圖1 空間單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組注釋結(jié)果示例

2、對(duì)疾病組織和正常組織的實(shí)質(zhì)細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組進(jìn)行差異分析,鑒定發(fā)生顯著變化且與疾病發(fā)展相關(guān)的信號(hào)通路。同時(shí)結(jié)合先驗(yàn)知識(shí)篩選發(fā)生顯著功能/表型改變的細(xì)胞類(lèi)型,這種細(xì)胞類(lèi)型可能是誘導(dǎo)實(shí)質(zhì)細(xì)胞發(fā)生表型變化的關(guān)鍵上游細(xì)胞類(lèi)型。
 

圖片圖2 疾病組織vs正常組織實(shí)質(zhì)細(xì)胞及候選上游細(xì)胞差異分析結(jié)果示例

3、將疾病組與正常組的候選上游細(xì)胞與正常組的實(shí)質(zhì)細(xì)胞進(jìn)行共培養(yǎng),或培育成類(lèi)器官,結(jié)合單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組測(cè)序技術(shù)確認(rèn)疾病組的候選上游細(xì)胞類(lèi)型是否能誘導(dǎo)實(shí)質(zhì)細(xì)胞表型發(fā)生病理改變。

4、使用互作分析從候選上游細(xì)胞類(lèi)型和實(shí)質(zhì)細(xì)胞中篩選重要互作關(guān)系對(duì)基因,并用基因翻譯的蛋白質(zhì)處理實(shí)質(zhì)細(xì)胞,或阻斷掉該蛋白,從而驗(yàn)證該互作關(guān)系對(duì)基因是介導(dǎo)實(shí)質(zhì)細(xì)胞表型改變的關(guān)鍵靶點(diǎn)。
 
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圖3 空間細(xì)胞互作分析及驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)結(jié)果示例

5、整合上述分析結(jié)果,并使用qPCR、WB、免疫熒光染色實(shí)驗(yàn)等技術(shù)進(jìn)行驗(yàn)證,發(fā)現(xiàn)疾病誘導(dǎo)組織中實(shí)質(zhì)細(xì)胞表型改變的分子機(jī)制。

三、案例分享
 

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研究SARS-CoV-2感染后巨噬細(xì)胞介導(dǎo)的肺細(xì)胞衰老的人免疫肺類(lèi)器官模型
期刊:Advanced Science
影響因子:14.1 
發(fā)表時(shí)間:2025.07

人類(lèi)呼吸系統(tǒng)是COVID-19的主要攻擊目標(biāo)及疾病進(jìn)展的核心場(chǎng)所,闡明免疫細(xì)胞介導(dǎo)肺損傷的分子機(jī)制,對(duì)理解疾病進(jìn)展及發(fā)現(xiàn)潛在治療靶點(diǎn)具有關(guān)鍵意義。本研究通過(guò)整合空間轉(zhuǎn)錄組學(xué)(CosMx SMI空間轉(zhuǎn)錄組)與單細(xì)胞多組學(xué)技術(shù),發(fā)現(xiàn)COVID-19離體樣本中存在促炎型巨噬細(xì)胞的激活現(xiàn)象。構(gòu)建功能性免疫-肺類(lèi)器官模型進(jìn)行動(dòng)態(tài)驗(yàn)證,發(fā)現(xiàn)促炎型巨噬細(xì)胞通過(guò)THBS1–(ITGA3+ITGB1)信號(hào)軸誘導(dǎo)肺細(xì)胞衰老。本研究不僅建立了生理學(xué)相關(guān)的免疫-肺類(lèi)器官模型用于模擬巨噬細(xì)胞介導(dǎo)的組織損傷,同時(shí)揭示了THBS1–(ITGA3+ITGB1)通路在感染性疾病中驅(qū)動(dòng)肺細(xì)胞衰老這一此前未被認(rèn)知的作用。

參考文獻(xiàn)
Han, Yuling et al. “A Human Immuno-Lung Organoid Model to Study Macrophage-Mediated Lung Cell Senescence Upon SARS-CoV-2 Infection.” Advanced science (Weinheim, Baden-Wurttemberg, Germany), e03932. 25 Jul. 2025.
發(fā)布者:上海生物芯片有限公司
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