空间转录组测序技术有哪些?
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发布时间：2024-10-24 11:11
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时间：2024-11-19 02:00
空间转录组学技术沿着不同的技术轨迹发展，每种方法都有其独特性。选择技术时，需要在基因通量、序列信息、灵敏度、分辨率、面积大小和可行性之间进行权衡。本文将22种不同的空间转录组技术分为四类：基于原位杂交（ISH）的技术、基于原位测序（ISS）的技术、基于二测序（NGS）的技术和空间信息重构技术。
基于ISH的技术通过将标记的互补探针与感兴趣的mRNA杂交，同时保留转录本的空间位置。商业化平台如Nanostring的GeoMx® Digital Spatial Profiler（DSP）技术，结合了组织影像分析和原位定量技术，可在展示全局组织结构的基础上，实现对细胞亚群或特定组织结构的精准分析。这些技术在检测方面有效，但成本较高。MERFISH探针的独特设计是此类技术探针设计的高峰，seqFISH+也采用了类似的编码方案。
基于ISS的技术利用挂锁探针和滚环放大（RCA），在荧光原位RNA测序（FISSEQ）中，cDNA扩增子在细胞内生成。应用于完整组织的RNA测序技术称为STARmap。该方法提出了两种新方法来完成整个测序过程中的两个关键步骤，即通过分子内连接特异性扩增核酸（SNAIL）和通过动态退火和连接减少错误的测序（SEDAL）。基于ISS的升级为基于杂交的原位测序（HybISS）的新版本，提高了检测精度，并应用于更广泛的组织。Split-FISH和HybISS技术均采用桥式探针。2021年，结合FISSEQ和扩展显微镜（ExM）的扩展测序（ExSeq）方法提供了更清晰的视野。商业化平台包括10X Genomics的Xenium，使用滚动放大来放大组织内的RNA信号并保持组织完整性。
基于NGS的技术通过精确的预选定位组织中的空间信息，然后通过切片获得待测序的组织。Visium是10x Genomics的代表性技术，采用特殊设计的载玻片捕获RNA，并在组织切片上进行分析。Slide-seq和其升级版本Slide-seqV2使用DNA条形码珠来表征位置，捕获组织中的RNA信息，提高灵敏度和捕获效率。Stereo-seq技术使用DNA纳米球（DNB）和同期原位RNA捕获方法处理大规模组织，实现高分辨率检测。
空间信息重构技术提供了另一种揭示基因表达空间特征的思考方式。tomo-seq和STRP-seq分别采用迭代比例拟合（IPF）算法和基于计算机断层扫描算法的重新定向投影和测序方法。STRP-seq在三维重建不同角度切片的测序结果方面优于tomo-seq，提供了一种间接恢复信息的方法。
综上所述，空间转录组技术各有其优势。基于ISH的技术提供亚细胞分辨率，并在检测方面效率高。基于ISS的技术虽然检测效率较低，但结合无损组织方法，如Xenium平台，可在同一切片上检测RNA和蛋白质。基于NGS的技术在转录组范围内效率较高，Visium是目前商业应用中最成功的技术。空间信息重构技术提供了实用的解决方案，提供间接恢复信息的方法。这些技术共同推动了空间转录组学领域的发展。
