2025年才過去幾天，百創(chuàng)S系列空間轉(zhuǎn)錄組技術(shù)迎來開門紅！本期我們盤點了6篇2025年應(yīng)用百創(chuàng)S系列空間技術(shù)發(fā)表的時空組學文章，這些成果發(fā)表期刊有Journal for ImmunoTherapy of Cancer(IF=10.3)、Genome Biology(IF=10.1)、Industrial Crops and Products、BMC Genomics以及預(yù)印本系統(tǒng)bioRxiv。研究的物種涉及人、豬、鱖魚、玉米、蘆葦、榛子等，涉及組織部位主要是腎腫瘤、胚胎卵巢、幽門盲腸、雌穗、雄穗、莖芽、胚珠等。接下來，我們一起來看看2025最新的時空組學文章吧！

一、人腎透明細胞癌時空圖譜

英文標題：Spatial and single-cell transcriptomics reveal cellular heterogeneity and a novel cancer-promoting Treg cell subset in human clear-cell renal cell carcinoma

發(fā)表期刊：Journal for ImmunoTherapy of Cancer

影響因子：10.3

病例樣本：腎透明細胞癌患者

測序策略：單細胞轉(zhuǎn)錄組、空間轉(zhuǎn)錄組（BMKMANU S1000細胞分割）

DOI：10.1136/jitc-2024-010183

發(fā)布時間：2025.01.04

百邁客生物為該研究提供了單細胞轉(zhuǎn)錄組和百創(chuàng)S1000空間轉(zhuǎn)錄組（細胞分割）技術(shù)服務(wù)。

取樣策略：

單細胞&空間轉(zhuǎn)錄組(細胞分割)：腎透明細胞癌患者手術(shù)切除腎腫瘤組織（n=4，P1-P4）

流式細胞術(shù)、組織化學染色：腎透明細胞癌患者PBMC和手術(shù)切除腎腫瘤組織（n=15）

① 透明細胞腎細胞癌（ccRCC）是腎細胞癌（RCC）中最常見的組織學類型。然而，免疫抑制細胞的空間和功能異質(zhì)性以及它們相互作用促進透明細胞腎細胞癌中免疫抑制的機制尚未得到深入研究。

② 在該研究中，研究人員發(fā)現(xiàn)了之前未報道過的間質(zhì)細胞和免疫細胞亞群，并以更高的分辨率繪制了它們的空間位置圖。此外，根據(jù)六個特征性基因集（包括上皮-間質(zhì)轉(zhuǎn)化高表達細胞群、轉(zhuǎn)移細胞群和近端小管高表達細胞群）去除了批次效應(yīng)后，驗證了腫瘤細胞群。

③ 重要的是，該研究鑒定出一種特殊的調(diào)節(jié)性T細胞（Treg）亞群，該亞群具有終末效應(yīng)Treg細胞的分子特征，但表達多種細胞因子，如白細胞介素（IL）-1β和IL-18。這組Treg細胞具有更強的免疫抑制功能，且與透明細胞腎細胞癌（ccRCC）隊列的不良預(yù)后相關(guān)。它們在腫瘤-正常組織交界處與MRC1+FOLR2+腫瘤相關(guān)巨噬細胞（TAMs）共定位，形成一個正反饋循環(huán)，維持協(xié)同的致癌作用。此外，研究人員追蹤了IL-1β+Treg細胞的起源，并揭示IL-18可通過ERK/NF-κB途徑誘導Treg細胞中IL-1β的表達。

圖1-腎透明細胞癌（ccRCC）細胞群的整體分析

二、豬早期卵子發(fā)生的時空圖譜

英文標題：Spatiotemporal dynamics of early oogenesis in pigs

發(fā)表期刊：Genome Biology

影響因子：10.1

物種樣本：豬

測序策略：單細胞轉(zhuǎn)錄組、空間轉(zhuǎn)錄組（10x Visium、BMKMANU S1000）

DOI：10.1186/s13059-024-03464-8

發(fā)布時間：2025.01.02

百邁客生物為該研究提供了百創(chuàng)S1000空間轉(zhuǎn)錄組技術(shù)服務(wù)。

取樣策略：

單細胞轉(zhuǎn)錄組：豬E45、E55、E65、E75胚胎卵巢（n=2）

空間轉(zhuǎn)錄組：豬E45、E55、E65、E75胚胎卵巢，10x Visium；E65胚胎卵巢，BMKMANU S1000

① 該研究結(jié)合單細胞RNA測序(scRNA-seq)和空間轉(zhuǎn)錄組學(ST)來理解時空基因表達譜，并探索在豬卵子發(fā)生早期卵巢微環(huán)境的空間組織。將卵子發(fā)生不同階段的生殖細胞簇投射到空間圖譜中，揭示了發(fā)育中的豬卵巢中生殖細胞的“皮質(zhì)-髓質(zhì)(C-M)”分布。豬和人之間的跨物種分析揭示了在卵子發(fā)生過程中生殖細胞的保守的C-M分布模式，突出了豬可以作為人類早期卵子發(fā)生過程的理想模型。

② 利用ST進行RNA速度分析，確定了豬卵巢皮質(zhì)和髓質(zhì)區(qū)顆粒細胞系的分子特征和空間動力學?？臻g共定位分析和細胞間通訊分析揭示了皮質(zhì)和髓質(zhì)區(qū)域生殖細胞和體細胞之間獨特的細胞-細胞通訊模式。

③ 值得注意的是，卵巢組織的體外培養(yǎng)證實細胞間NOTCH信號傳導和細胞外間質(zhì)(ECM)蛋白在啟動減數(shù)分裂和卵子形成程序中起關(guān)鍵作用，突出了卵巢微環(huán)境對于生殖細胞的命運調(diào)控起著重要作用。

圖2-基于scRNA-seq數(shù)據(jù)使用Cell2location的ST的解卷積

圖3-利用S1000平臺對ZP3在E65階段的表達豐度進行精細可視化分析

三、榛子胚珠時空圖譜

英文標題：Obstacles in sugar transportation lead to blank nut formation in hazel (Corylus heterophylla)

發(fā)表期刊：Industrial Crops & Products

影響因子：5.6

物種樣本：榛子

測序策略：空間轉(zhuǎn)錄組(BMKMANU S1000)

DOI：doi.org/10.1016/j.indcrop.2024.120365

發(fā)布時間：2025.01.04

百邁客生物為該研究提供了百創(chuàng)S1000空間轉(zhuǎn)錄組技術(shù)服務(wù)。

取樣策略：

百創(chuàng)S1000空間轉(zhuǎn)錄組：兩個野生型榛子，包括一個大的、發(fā)育中的胚珠（WTL）和一個小的、敗育胚珠（WTs），以及一個從空殼榛子種質(zhì)中分離出來的敗育胚珠。

① 這篇文章研究了榛子栽培中導致產(chǎn)量損失的空殼果形成的潛在分子機制。向結(jié)正常果的野生型榛子和結(jié)空殼果的空殼果種質(zhì)（BNG）植株的葉片中引入13C，并比較了這兩種類型植株葉片和果實中的13C豐度。光合作用的13C標記產(chǎn)物被迅速運輸?shù)桨凸麑嵵?，胚珠中的?3C值高于苞片、外殼和薄壁組織。

② 對正常發(fā)育和敗育胚珠進行空間轉(zhuǎn)錄組測序，鑒定出可能與胚珠敗育相關(guān)的基因。在BNG中，葉片中合成的光合13C產(chǎn)物積累并緩慢向外運輸。BNG的外殼、薄壁組織和胚珠中的δ13C值明顯低于對照組，僅占對照組的1.3%~18.7%。根據(jù)每個Spots點基因表達的相似性，研究人員獲得了六個簇，包括476個不同空間區(qū)域的獨特差異表達基因（DEGs）。在這些DEG簇中，只有cluster3的DEG在碳水化合物代謝和運輸相關(guān)的生物過程中顯著富集，其中蔗糖合酶（SUS，Cor0134990.1）在這些與碳水化合物代謝相關(guān)的DEG中表達豐度最高。

③ 根據(jù)序列比對結(jié)果的相似性，研究人員在擬南芥中鑒定了四個SUS（Cor0134990.1）突變體，它們的種子大小明顯小于野生型。除了SUS外，研究人員還鑒定了一些可能調(diào)節(jié)榛子胚珠發(fā)育的重要基因，為揭示空殼榛子的形成機制提供了新見解。

圖4-高變基因的選擇和Spots聚類

四、全基因組復(fù)制在玉米花發(fā)育進化中的時空圖譜

英文標題：Cross-species single-nucleus analysis reveals the potential role of whole-genome duplication in the evolution of maize flower development

發(fā)表期刊：BMC Genomics

影響因子：3.5

物種樣本：玉米、高粱

測序策略：單細胞核轉(zhuǎn)錄組、空間轉(zhuǎn)錄組(BMKMANU S1000)

DOI：10.1186/s12864-024-11186-1

發(fā)布時間：2025.01.03

百邁客生物為該研究提供了百創(chuàng)S1000空間轉(zhuǎn)錄組技術(shù)服務(wù)。

取樣策略：

單細胞核轉(zhuǎn)錄組&空間轉(zhuǎn)錄組：玉米雌穗、雄穗、高粱花序組織

① 在該研究中，研究人員為玉米雌穗、雄穗和高粱花序生成了單細胞核和空間RNA-seq數(shù)據(jù)。通過結(jié)合單細胞核和空間轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)，研究人員可以追蹤單細胞核簇標記基因的空間表達，并將單細胞核簇映射到空間位置上。這種能力為注釋單細胞核簇提供了強大的支持。

② 將細胞簇解析的轉(zhuǎn)錄組比較與基因組比對相結(jié)合，該研究分析表明，玉米雌穗和雄穗花序的多樣性與玉米特有的全基因組復(fù)制事件相關(guān)。以高粱作為外類群，很可能是基因表達譜的丟失導致了雄穗和雌穗之間的花序多樣性，從而形成了玉米的單性花結(jié)構(gòu)。此外，雄穗中高表達基因的序列比雌穗中高表達基因的序列更為保守。

圖5-基于空間轉(zhuǎn)錄組學和標記基因的玉米雌穗和雄穗的細胞聚類與細胞類型鑒定

五、時空圖譜揭示了B染色體在驅(qū)動植物入侵中的作用

英文標題：Single-cell and spatial transcriptomics uncover the role of B chromosomes in driving plant invasiveness

發(fā)表期刊：bioRxiv

物種樣本：蘆葦

測序策略：單細胞轉(zhuǎn)錄組、空間轉(zhuǎn)錄組(BMKMANU S3000)

DOI：https://doi.org/10.1101/2024.12.31.630906

發(fā)布時間：2025.01.01

百邁客生物為該研究提供了百創(chuàng)S3000空間轉(zhuǎn)錄組技術(shù)服務(wù)。

取樣策略：

單細胞轉(zhuǎn)錄組：非入侵蘆葦組由根狀莖再生的新形成的芽組織EU 60、EU 78、EU 620；入侵蘆葦組由根狀莖再生的新形成的芽組織NAi nt61、NAi nt113、NAi nt191（每組有3個生物學重復(fù)）

空間轉(zhuǎn)錄組：入侵蘆葦組由根狀莖再生的新形成的芽組織NAi nt61（n=2，兩個重復(fù)包埋在一起）

① 入侵植物能嚴重破壞本土生物多樣性，但其成功入侵背后的遺傳機制仍不甚明了。迄今為止，僅對少數(shù)入侵物種進行了基因組學研究，且尚未應(yīng)用單細胞水平的研究。

② 該研究探討了普通蘆葦（Phragmites australis）入侵行為的遺傳驅(qū)動因素，這是一種原產(chǎn)于歐洲、后被引入北美并成為入侵物種的耐寒草類。通過整合全基因組測序、單細胞轉(zhuǎn)錄組測序和空間轉(zhuǎn)錄組測序技術(shù)，研究人員構(gòu)建了普通蘆葦莖系統(tǒng)的綜合單細胞圖譜。UMAP分析在莖系統(tǒng)中鑒定出19個獨特的細胞簇。基因本體（GO）富集分析實現(xiàn)了對關(guān)鍵細胞類型的注釋，包括葉肉細胞、表皮細胞、維管束鞘細胞和木質(zhì)部細胞，以及莖尖分生組織和側(cè)生分生組織、腋生分生組織。RNA速度分析揭示了葉肉細胞的多能性，其中第3簇的葉綠組織細胞被確定為能夠分化為各種組織的祖細胞，而第1簇則向通氣組織發(fā)育。

③ 歐洲種群與北美入侵種群之間的比較分析顯示，轉(zhuǎn)錄活性和基因表達存在顯著差異，尤其是在與莖尖分生組織相關(guān)的細胞簇中。入侵種群中B染色體的出現(xiàn)頻率更高，且IMPA-3、SSC3和DDE家族核酸內(nèi)切酶基因在近所有細胞簇中均顯著上調(diào)，尤其是在葉肉細胞和分生組織區(qū)域附近。作為抗性（R）基因主要受體的IMPA-3的快速突變可能增強了北美入侵種群的適應(yīng)性。這些發(fā)現(xiàn)為理解普通蘆葦入侵性的細胞發(fā)育和基因組多樣性提供了關(guān)鍵見解，并為制定生態(tài)管理策略提供了寶貴信息。

圖6-對普通蘆葦芽的組織進行單細胞和空間轉(zhuǎn)錄組學研究

六、鱖魚感染蛙虹彩病毒后幽門盲囊的時空圖譜

英文標題：Dissection of the Global Responses of Mandarin Fish Pyloric Caecum to An Acute Ranavirus (MRV) Infection Reveals the Formation of Serositis and Then Ascites

發(fā)表期刊：bioRxiv

物種樣本：鱖魚

測序策略：單細胞轉(zhuǎn)錄組、空間轉(zhuǎn)錄組(BMKMANU S1000)

DOI：https://doi.org/10.1101/2025.01.02.631049

發(fā)布時間：2025.01.02

百邁客生物為該研究提供了百創(chuàng)S1000空間轉(zhuǎn)錄組技術(shù)服務(wù)。

取樣策略：

單細胞轉(zhuǎn)錄組：接種蛙虹彩病毒（MRV）和PBS 5天后的鱖魚的幽門盲囊組織（n=2）

空間轉(zhuǎn)錄組：感染蛙虹彩病毒（MRV）的鱖魚的幽門盲囊組織

① 鱖魚蛙病毒（MRV）作為大口黑鱸病毒（LMBV）的一種變體，屬于虹彩病毒科蛙病毒屬的一個獨特成員。急性MRV感染主要影響鱖魚的一個關(guān)鍵內(nèi)臟器官——幽門盲囊，并推測這是導致鱖魚出現(xiàn)嚴重腹水這一特征性外部臨床癥狀的驅(qū)動因素。

② 該研究揭示，急性MRV感染最初靶向鱖魚幽門盲囊的漿膜層，并迅速發(fā)展為以漿膜肥厚、纖維化、充血、水腫和組織粘連為特征的纖維素性漿膜炎。通過單細胞RNA測序，研究人員分析了上皮、免疫和間質(zhì)細胞群的細胞組成，確定了巨噬細胞、粒細胞以及T細胞和自然殺傷細胞作為急性細胞因子和炎癥反應(yīng)的關(guān)鍵介體顯著富集。隨后，有力的實驗證據(jù)表明，MRV攻擊特定的T細胞和B細胞免疫細胞亞群以及成纖維細胞、肌成纖維細胞、內(nèi)皮細胞和周細胞的間質(zhì)細胞，導致增生性漿膜區(qū)的細胞外基質(zhì)（ECM）形成、膠原生物合成和血管重塑相關(guān)基因和途徑的上調(diào)。此外，宿主來源的V型膠原和MRV編碼的膠原均參與肥厚漿膜中ECM的形成。

③ 綜上所述，該研究提供了對鱖魚幽門盲囊對急性MRV感染的全面單細胞分辨率分析，并強調(diào)了病毒驅(qū)動的漿膜炎是導致鱖魚嚴重腹水的根本原因。

圖7-受感染幽門盲囊單細胞的空間位置