DSP空間多組學(xué)研究技術(shù)系統(tǒng)性實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)指南

一、技術(shù)平臺(tái)概述
GeoMx® Digital Spatial Profiler (DSP) 技術(shù)是一種前沿的空間多組學(xué)分析平臺(tái)，能夠在完整組織切片中實(shí)現(xiàn)對(duì)特定感興趣區(qū)域（Region of Interest, ROI）的轉(zhuǎn)錄組與蛋白質(zhì)組進(jìn)行高精度、無(wú)偏倚的數(shù)字化定量。該技術(shù)通過(guò)將經(jīng)典的免疫熒光染色與創(chuàng)新的寡核苷酸索引技術(shù)相結(jié)合，為深入解析組織微環(huán)境的空間異質(zhì)性提供了強(qiáng)大工具。本文旨在系統(tǒng)闡述如何通過(guò)六個(gè)核心步驟，高效地利用DSP技術(shù)開(kāi)展空間生物學(xué)研究。

二、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)六步法
第一步：明確科學(xué)問(wèn)題與空間假設(shè)
在啟動(dòng)實(shí)驗(yàn)前，首要任務(wù)是定義一個(gè)清晰的“空間問(wèn)題”。研究者應(yīng)聚焦于組織特定區(qū)域或細(xì)胞群體在生理或病理狀態(tài)下的空間分布與功能差異。建議通過(guò)以下問(wèn)題進(jìn)行自我審視以明確研究目標(biāo)：
研究的核心是驗(yàn)證一個(gè)特定的空間生物學(xué)假說(shuō)，還是旨在探索組織的異質(zhì)性以發(fā)現(xiàn)新現(xiàn)象？
是比較不同樣本（如疾病 vs. 正常）的相同區(qū)域，還是在同一樣本內(nèi)比較不同區(qū)域（如腫瘤核心、浸潤(rùn)邊緣、鄰近基質(zhì)）？
是否存在特定的關(guān)鍵細(xì)胞類(lèi)型，需要解析其在不同組織區(qū)域中的分布模式與分子表達(dá)特征？
是否以特定的組織病理學(xué)特征（如腫瘤浸潤(rùn)邊界、淀粉樣斑塊等）作為ROI劃分的依據(jù)？

示例：探究CD45+免疫細(xì)胞在乳腺癌組織不同空間區(qū)室（腫瘤核心、腫瘤邊緣、鄰近基質(zhì)）中的基因表達(dá)譜差異。

第二步：確定分析模態(tài)——轉(zhuǎn)錄組、蛋白質(zhì)組或多組學(xué)整合
根據(jù)所定義的科學(xué)問(wèn)題，選擇最合適的分析模態(tài)。DSP平臺(tái)提供靈活的檢測(cè)方案：
全轉(zhuǎn)錄組分析：適用于無(wú)偏倚地探索基因表達(dá)變化。
蛋白質(zhì)組分析：適用于驗(yàn)證已知通路或分析翻譯后修飾。
多組學(xué)整合分析：可在單一樣本上同時(shí)進(jìn)行RNA和蛋白質(zhì)檢測(cè)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)與互補(bǔ)驗(yàn)證。

示例：對(duì)人類(lèi)結(jié)直腸癌FFPE組織切片進(jìn)行空間全轉(zhuǎn)錄組分析。

第三步：篩選與優(yōu)化形態(tài)學(xué)標(biāo)記物
形態(tài)學(xué)標(biāo)記物的選擇是DSP實(shí)驗(yàn)成功的基礎(chǔ)，其作用在于可視化組織結(jié)構(gòu)并指導(dǎo)ROI的精確圈選。一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的DSP實(shí)驗(yàn)最多可使用四種熒光標(biāo)記：
核染料：如SYTO 13，用于標(biāo)識(shí)所有細(xì)胞核。
特異性標(biāo)記物：另外三種通常為針對(duì)特定細(xì)胞類(lèi)型或狀態(tài)（如免疫細(xì)胞、上皮細(xì)胞、神經(jīng)元等）的抗體或探針。平臺(tái)提供針對(duì)人類(lèi)或小鼠的腫瘤、神經(jīng)科學(xué)等領(lǐng)域的商業(yè)化標(biāo)記試劑盒。

示例：使用包含CD45（免疫細(xì)胞）、PanCK（上皮細(xì)胞）和SYTO 13（細(xì)胞核）的實(shí)體瘤形態(tài)學(xué)標(biāo)記試劑盒對(duì)結(jié)腸癌組織進(jìn)行染色，從而清晰區(qū)分腺瘤區(qū)域(PanCK+)與腫瘤微環(huán)境(PanCK-)。

第四步：制定ROI圈選策
基于清晰的形態(tài)學(xué)圖像，需要制定系統(tǒng)性的ROI圈選策略。DSP平臺(tái)支持多種策略以適應(yīng)不同的研究需求：
幾何圈選：根據(jù)組織形態(tài)學(xué)邊界進(jìn)行劃分。
細(xì)胞亞型圈選：基于特定細(xì)胞標(biāo)記物的表達(dá)進(jìn)行圈選。
等高線(xiàn)圈選：用于分析表達(dá)水平的梯度變化。
網(wǎng)格分析：用于無(wú)偏見(jiàn)的全局掃描。
稀有細(xì)胞圈選：針對(duì)低豐度細(xì)胞群體進(jìn)行富集分析。

實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)建議：
為確保統(tǒng)計(jì)效力，每種類(lèi)型的ROI建議至少設(shè)置6個(gè)重復(fù)。

為保證數(shù)據(jù)質(zhì)量與靈敏度，每個(gè)用于RNA分析的ROI應(yīng)至少包含100個(gè)細(xì)胞，用于蛋白質(zhì)分析的ROI應(yīng)至少包含50個(gè)細(xì)胞。

示例：在乳腺癌切片中，分別對(duì)腫瘤內(nèi)(PanCK+ CD45±)、浸潤(rùn)邊緣和間質(zhì)(PanCK- CD45+)的CD45+區(qū)域采用幾何圈選策略。

第五步：規(guī)劃數(shù)據(jù)分析與比較框架
在實(shí)驗(yàn)開(kāi)始前，預(yù)先規(guī)劃好數(shù)據(jù)分析中的比較組別至關(guān)重要，這有助于優(yōu)化實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)并減少技術(shù)誤差。需明確：
哪些ROI組別將進(jìn)行相互比較（例如，腫瘤核心 vs. 腫瘤邊緣）。
確保進(jìn)行比較的ROI組在面積、細(xì)胞數(shù)量和組織類(lèi)型上具有可比性。

第六步：開(kāi)展預(yù)實(shí)驗(yàn)以?xún)?yōu)化條件
在開(kāi)始大規(guī)模正式實(shí)驗(yàn)之前，強(qiáng)烈建議進(jìn)行預(yù)實(shí)驗(yàn)。通過(guò)小規(guī)模測(cè)試，可以：
驗(yàn)證形態(tài)學(xué)標(biāo)記物染色的特異性和效果。
確認(rèn)ROI圈選策略的可行性。
優(yōu)化實(shí)驗(yàn)流程中的各項(xiàng)參數(shù)（如曝光時(shí)間、探針濃度等）。
評(píng)估數(shù)據(jù)產(chǎn)出質(zhì)量，為后續(xù)實(shí)驗(yàn)的順利開(kāi)展奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

三、總結(jié)與展望
遵循上述六個(gè)系統(tǒng)性步驟——從明確空間生物學(xué)問(wèn)題出發(fā)，到選擇分析模態(tài)、優(yōu)化形態(tài)學(xué)標(biāo)記、制定圈選策略，再到預(yù)先規(guī)劃數(shù)據(jù)分析框架并最終通過(guò)預(yù)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證——研究者能夠?yàn)镈SP空間多組學(xué)研究構(gòu)建一個(gè)嚴(yán)謹(jǐn)、高效的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)。這套方法論不僅確保了實(shí)驗(yàn)技術(shù)的順利實(shí)施，更保障了最終所獲數(shù)據(jù)的科學(xué)價(jià)值與可靠性。

隨著空間生物學(xué)領(lǐng)域的飛速發(fā)展，DSP技術(shù)因其高復(fù)用、高靈敏及數(shù)字化定量的特點(diǎn)，正日益成為解析組織微環(huán)境復(fù)雜性、揭示疾病機(jī)制及發(fā)現(xiàn)生物標(biāo)志物的核心工具。通過(guò)精心的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膱?zhí)行，研究者必將能利用這一強(qiáng)大平臺(tái)，在腫瘤學(xué)、神經(jīng)科學(xué)、免疫學(xué)等多個(gè)前沿領(lǐng)域取得突破性發(fā)現(xiàn)。

四、DSP空間多組學(xué)相關(guān)技術(shù)服務(wù)哪里有？
樂(lè)備實(shí)（LabEx）提供DSP空間多組學(xué)相關(guān)技術(shù)服務(wù)

樂(lè)備實(shí)是國(guó)內(nèi)專(zhuān)注于提供高質(zhì)量蛋白檢測(cè)以及組學(xué)分析服務(wù)的實(shí)驗(yàn)服務(wù)專(zhuān)家，自2018年成立以來(lái)，樂(lè)備實(shí)不斷尋求突破，公司的服務(wù)技術(shù)平臺(tái)已擴(kuò)展到單細(xì)胞測(cè)序、空間多組學(xué)、流式檢測(cè)、超敏電化學(xué)發(fā)光、Luminex多因子檢測(cè)、抗體芯片、PCR Array、ELISA、Elispot、PLA蛋白互作、多色免疫組化、DSP空間多組學(xué)等30多個(gè)，建立起了一套涵蓋基因、蛋白、細(xì)胞以及組織水平實(shí)驗(yàn)的完整檢測(cè)體系。