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空間多組學(xué)聯(lián)合分析
產(chǎn)品介紹
空間轉(zhuǎn)錄組和空間代謝組兩者聯(lián)合，可以揭示基因表達(dá)和代謝過(guò)程在空間上的變化，快速篩選出可能與表型變化相關(guān)的通路。這有助于深入理解細(xì)胞內(nèi)各種生物過(guò)程的動(dòng)態(tài)性和復(fù)雜性，揭示細(xì)胞功能和疾病發(fā)展的機(jī)制，開發(fā)新的治療策略和藥物靶點(diǎn)等。
技術(shù)優(yōu)勢(shì)
高精度圖像配準(zhǔn)技術(shù)：采用高精度的圖像配準(zhǔn)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了兩個(gè)組學(xué)切片像素點(diǎn)的精確對(duì)齊。這種高精度的對(duì)齊過(guò)程建立了統(tǒng)一的空間坐標(biāo)系統(tǒng)，為深度解析兩種組學(xué)數(shù)據(jù)之間的關(guān)聯(lián)性奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
分析內(nèi)容豐富：基于精準(zhǔn)的圖像配準(zhǔn)基礎(chǔ)，我們構(gòu)建了全方位的分析框架。分析內(nèi)容包括空間聚類、差異分析、單變量相關(guān)性分析、非監(jiān)督模型關(guān)聯(lián)、監(jiān)督模型關(guān)聯(lián)、空間模式分析、通路功能關(guān)聯(lián)等多種關(guān)聯(lián)分析方法。
產(chǎn)品應(yīng)用
臨床疾病研究：腫瘤異質(zhì)性、腫瘤亞型分類、疾病預(yù)測(cè)和診斷等；
藥物研究：藥理和毒性機(jī)制、藥代動(dòng)力學(xué)、藥效評(píng)價(jià)和質(zhì)控等；
動(dòng)物研究：動(dòng)物生長(zhǎng)發(fā)育、營(yíng)養(yǎng)和健康、毒理研究等；
植物研究：天然產(chǎn)物研究、抗逆脅迫研究、作物改良研究等。
分析流程
儀器平臺(tái)/技術(shù)參數(shù)
AFADESI離子源，Thermo Scientific Orbitrap平臺(tái)
stereo-seq芯片，DNBSEQ測(cè)序平臺(tái)
項(xiàng)目執(zhí)行周期
18個(gè)工作日起
案例一：空間多組學(xué)揭示了胃癌中細(xì)胞特異性代謝重塑和相互作用[1]
研究思路：繪制腫瘤代謝重塑及其與周圍非腫瘤細(xì)胞的空間串?dāng)_圖譜，有助于制定先進(jìn)的治療策略。對(duì)胃腺癌患者的相鄰冷凍癌組織切片進(jìn)行空間代謝組（AFADESI）、空間脂質(zhì)組（MALDI）和空間轉(zhuǎn)錄組分析，從而提供跨腫瘤和周圍正常細(xì)胞的空間代謝物、脂質(zhì)和基因表達(dá)模式圖譜。
主要結(jié)論：空間多組學(xué)揭示了腫瘤內(nèi)異質(zhì)性。通過(guò)整合差異表達(dá)的代謝物、脂質(zhì)、基因及其空間特征來(lái)構(gòu)建代謝組 - 轉(zhuǎn)錄組關(guān)聯(lián)網(wǎng)絡(luò)，發(fā)現(xiàn)腫瘤或周圍正常組織中代謝物與基因表達(dá)之間的空間關(guān)系。胃癌中腫瘤相關(guān)的代謝重塑，精氨酸和脯氨酸代謝失調(diào)，脂質(zhì)合成和代謝重編程。谷氨酰胺在腫瘤組織內(nèi)被過(guò)度利用，其含量在瘤周淋巴組織中也顯著減少。腫瘤微環(huán)境中組胺表達(dá)低、免疫細(xì)胞缺乏浸潤(rùn)可能是免疫系統(tǒng)無(wú)法抑制胃癌生長(zhǎng)的另一個(gè)原因。胃癌中上調(diào)脂質(zhì)、脂質(zhì)合成相關(guān)酶基因和轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)基因的空間分辨表征再次證明，腫瘤細(xì)胞必須重塑其脂質(zhì)合成和代謝途徑的調(diào)控和功能特性，以維持細(xì)胞活性。
圖1 空間分辨的多組學(xué)突出了胃癌中細(xì)胞特異性代謝重塑和相互作用
案例二：整合空間轉(zhuǎn)錄組和空間代謝組研究揭示人類腦損傷的代謝異質(zhì)性[2]
研究思路：創(chuàng)傷性腦損傷（Traumatic Brain Injury, TBI）是一個(gè)重大的醫(yī)療和社會(huì)問(wèn)題，它會(huì)導(dǎo)致神經(jīng)元損傷和代謝紊亂。空間多組學(xué)技術(shù)的發(fā)展為理解腦組織中基因表達(dá)和代謝物的空間分布提供了新的視角。該研究從六名因腦損傷而接受手術(shù)的患者中收集了腦組織樣本，這些樣本用于空間轉(zhuǎn)錄組和空間代謝組分析。
研究結(jié)果：研究發(fā)現(xiàn)人腦損傷后存在空間異質(zhì)性，包括脂質(zhì)過(guò)氧化區(qū)域，類似于腦中受損的神經(jīng)元。代謝物與基因表達(dá)關(guān)聯(lián)研究揭示了代謝變化與局部基因表達(dá)之間的聯(lián)系，特別是發(fā)現(xiàn)了肌醇和磷酸肌醇的不平衡以及相關(guān)的空間標(biāo)記。研究比較了中度和重度腦損傷患者的空間轉(zhuǎn)錄組模式，發(fā)現(xiàn)它們?cè)谵D(zhuǎn)錄組模式和代謝過(guò)程中存在差異。并識(shí)別了與脂質(zhì)過(guò)氧化、肌醇代謝和神經(jīng)元損失相關(guān)的特定基因和代謝物，例如SLC5A3、SLC5A11、S1PR5和SEPTIN4。研究數(shù)據(jù)表明，與中度腦損傷患者相比，重度腦損傷患者具有更高的脂質(zhì)過(guò)氧化和肌醇水平，這可能導(dǎo)致對(duì)綜合治療的響應(yīng)較差。
圖2 SLC5A3、SLC5A11 與 TBI 代謝物之間的關(guān)聯(lián)
參考文獻(xiàn)
[1] Sun C, et al. Spatially resolved multi-omics highlights cell-specific metabolic remodeling and interactions in gastric cancer. Nature Communications. 2023.
[2] Ping Z, et al. Integrated spatial transcriptome and metabolism study reveals metabolic heterogeneity in human injured brain. Cell Reports Medicine. 2023.
典型結(jié)果展示
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總離?強(qiáng)度和總基因表達(dá)量分布圖 | ||
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聚類桑基圖 | 兩組學(xué)融合的空間模式圖 | 兩組學(xué)融合的模式特異性特征熱圖 |
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隨機(jī)森林ROC曲線圖 | ||
樣本尺寸：不應(yīng)超過(guò) 0.9 cm x 0.9 cm x 2 cm（厚度），組織切片 / 芯片面積不應(yīng)超過(guò) 80%，組織厚度 >5 mm。
樣本包埋：新鮮組織離體 30 分鐘內(nèi)，使用指定包埋劑包埋，包埋塊厚度 <2 cm。
組織包埋視頻：https://stomics.tech/col113/606
注意：在樣本制備及送樣時(shí)，除考慮自身項(xiàng)目需求外，需要考慮寄送樣本是否可滿足消耗量需要。通常情況下，尺寸較大且無(wú)精細(xì)切面要求的組織，需額外準(zhǔn)備至少 1 個(gè)備份樣本。尺寸小或者全切樣本，需額外準(zhǔn)備至少 2 個(gè)備份樣本。
Q1：做空間代謝組和空間轉(zhuǎn)錄組聯(lián)合分析，樣本需要包埋嗎？
A1：樣本需要包埋，組織樣本需要在離體 30 分鐘內(nèi)包埋，推薦使用指定包埋劑包埋。
Q2：不是相鄰切片樣本可用于空間多組學(xué)關(guān)聯(lián)嗎？
A2：空間多組學(xué)關(guān)聯(lián)分析通常適用于相鄰的樣本。對(duì)于非相鄰的樣本，由于切片之間可能存在較大的差異，這可能會(huì)影響空間信息的準(zhǔn)確性和數(shù)據(jù)的可比性。因此，不推薦使用非相鄰切片的樣本進(jìn)行空間多組學(xué)關(guān)聯(lián)分析。
