顶刊分享---空间转录组三维重建、表征空间梯度和细胞相互作用(Stereo-seq)

作者,Evil Genius

我的妈呀,上班刚坐下,先看举报信~~~

捅了猴子窝了,去了者行孙,又来行者孙~~~~

咱举报写点正常的理由行不?侵权举报是不是有点太扯了,想要资料脚本什么的,都有盗版,举报正主有点过了啊~~~~

今日分享文章,华大和美国斯坦福大学联合发表的

分析内容

知识积累

空间转录组:2D → 3D。
单细胞分析的转变——从传统的、以细胞为中心的简化主义的焦点转向将组织、器官和胚胎作为一个整体——允许对分子机制进行超精细的、多维的空间和时间研究。

Spateo:用于三维空间转录组学的多层次时空建模的多功能工具

方法验证:重建全鼠胚胎三维分子全息图

多方法比较构建小鼠胚胎全息图

解剖组织的细胞间和细胞内机制(CCI框架)

空间加权建模方法将表达模式与可能的机制LR相互作用联系起来,同时考虑到组织区域之间的潜在差异。
配体受体和下游基因表达作为TF的功能,从而创建了“TF基因模型”,将细胞间相互作用与细胞内相互作用联系起来.

方法示例:中枢神经系统发育下功能性生物回路的系统表征

方法示例:形态测量矢量场预测心脏迁移路径和表征不对称心脏腔器官发生的分子途径

通过预测细胞迁移的形态发生路径来表征参与不对称心脏器官发生的分子途径,从而将宏观形态动力学与微观表达动力学联系起来。

3D空间转录组学的“谷歌地球”

当然了,方法文章各种算法,非我可以理解的。

最后来看看示例代码,包括3D重建,细胞分割,空间细胞互作,空间向量场

我们就来看看3D构建

import warnings
warnings.filterwarnings('ignore')
import numpy as np
import spateo as st

cpo = [(553, 1098, 277), (1.967, -6.90, -2.21), (0, 0, 1)]

adata = st.sample_data.drosophila(filename="E7-9h_cellbin.h5ad")
adata.uns["__type"] = "UMI"
adata

####3D reconstruction of Drosophila Embryo
#####3D reconstruction of original point cloud model
embryo_pc, plot_cmap = st.tdr.construct_pc(adata=adata.copy(), spatial_key="3d_align_spatial", groupby="anno_tissue", key_added="tissue", colormap="rainbow")
st.pl.three_d_plot(model=embryo_pc, key="tissue", model_style="points", colormap=plot_cmap, jupyter="static", cpo=cpo)
st.tdr.save_model(model=embryo_pc, filename="embryo_pc_model.vtk")
####3D reconstruction of mesh model
embryo_mesh, _, _ = st.tdr.construct_surface(pc=embryo_pc, key_added="tissue", alpha=0.6, cs_method="marching_cube", cs_args={"mc_scale_factor": 0.8}, smooth=5000, scale_factor=1.08)
st.pl.three_d_plot(model=st.tdr.collect_models([embryo_mesh, embryo_pc]), key="tissue", model_style=["surface", "points"], jupyter="static", cpo=cpo)
st.tdr.save_model(model=embryo_mesh, filename="embryo_mesh_model.vtk")
####3D reconstruction of cell mesh model
# Add cell radius info
obs_index = embryo_pc.point_data["obs_index"].tolist()
area = adata[obs_index, :].obs["area"].values
cell_radius = pow(np.asarray(area), 1 / 2)
st.tdr.add_model_labels(model=embryo_pc, labels=cell_radius, key_added="cell_radius", where="point_data", colormap="hot_r", inplace=True)
embryo_cells = st.tdr.construct_cells(pc=embryo_pc, cell_size=embryo_pc.point_data["cell_radius"], geometry="sphere", factor=0.2)
st.pl.three_d_plot(model=embryo_cells, key="tissue", jupyter="static", cpo=cpo)
st.tdr.save_model(model=embryo_cells, filename="embryo_cells_mesh_model.vtk")
####3D reconstruction of voxel model
embryo_voxel, _ = st.tdr.voxelize_mesh(mesh=embryo_mesh, voxel_pc=None, key_added="tissue", label="embryo_voxel", color="gainsboro", smooth=500)
st.pl.three_d_plot(model=embryo_voxel, key="tissue", jupyter="static", cpo=cpo)
st.tdr.save_model(model=embryo_voxel, filename="embryo_voxel_model.vtk")
####3D reconstruction of subtype models (Drosophila CNS)
subtype = "CNS"
subtype_rpc = st.tdr.three_d_pick(model=embryo_pc, key="tissue", picked_groups=subtype)[0]
subtype_tpc = st.tdr.interactive_rectangle_clip(model=subtype_rpc, key="tissue", invert=True)[0]

subtype_mesh, subtype_pc, _ = st.tdr.construct_surface(
    pc=subtype_tpc, key_added="tissue", label=subtype, color="purple", alpha=0.6, cs_method="marching_cube", cs_args={"mc_scale_factor": 0.8}, smooth=5000, scale_factor=1
)

st.pl.three_d_multi_plot(
    model=st.tdr.collect_models(
        [
            st.tdr.collect_models([embryo_mesh, subtype_pc]),
            st.tdr.collect_models([embryo_mesh, subtype_mesh]),
            st.tdr.collect_models([embryo_mesh, subtype_mesh, subtype_pc])
        ]
    ),
    key="tissue",
    model_style=[["surface", "points"], "surface", ["surface", "surface", "points"]],
    model_size=3,
    shape=(1, 3),
    jupyter="static",
    cpo=[cpo]
)

最后看一眼通讯的分析,需要tif图片和表达矩阵文件

代码示例在Tutorials - Spateo documentation

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