在生物研究中，普通的转录组测序（RNA-seq）技术大家一定很熟悉了，那么近几年大热的空间转录组技术是什么呢？他和普通转录组技术有哪些区别，主要的研究领域在哪里，我们为什么要做空间转录组研究呢？单细胞转录组和空间转录组之间又有什么关系呢？针对这些问题今天请大家和我一起探索吧！
1、 什么是空间转录组学？
空间转录组简单地说就是一个完整的组织样本中不同位置的全部转录组数据信息。目前空间转录组技术已经被广泛应用于神经生物学、发育生物学、肿瘤生物学等领域。
2、空间转录组技术有哪些？
通过对相关文献的查阅发现空间转录组学的方法可分为图1中的四类：
（1） 用于空间重建的计算策略和组学实验的组合
这种计算方法可以充分利用内在基因表达模式或共表达的趋势，从单个细胞的大量转录组数据中重构细胞间的环境。然而，这些推论方法在某些情况下仅呈现空间趋势或特定组织的总体布局。
（2）使用激光捕获显微切割（LCM）结合高通量进行直接测量
基于LCM的转录组学或基因组学成功地获得了单个细胞的空间转录组，尽管其通量很低，但是在可以标记成千上万个单个细胞位置的多路复用条形码策略可行之前，将少量细胞的数据粗略地整合到构成器官的巨大背景中，可能具有一定价值。
（3）使用荧光物质的基于图像的原位转录组学
该技术基于图像的原位转录组学在很大程度上增加了可检测区域，但也存在一些问题，例如几种smFISH方法很难从包括信号干扰、转录本积累等复杂背景中提取单个细胞。
（4）基于寡核苷酸的空间条形码再加上高通量
是目前较为先进的空间转录组技术，不仅可以对细胞内表达的基因进行精确定位，且具有较高的通量。虽然测序成本较高，但是已有10×、华大、百迈客等多家公司的自主产品实现了商业化。随着技术的不断成熟，空间转录组技术的成本在未来将可能得到进一步的下降。
图1 四种空间分辨转录组的示意图
3、为什么要做空间转录组研究？
转录的异质性主要是由不同功能和类型的细胞、发育时间和区域这几个因素相结合构成的。上一期跟大家探讨的单细胞转录组技术可以在单细胞水平上对转录过程进行分析，该技术也极大提高了我们从异质性样本中分析细胞类型特异性基因调控网络的能力。尽管单细胞ＲＮＡ测序技术极大地扩展了人们对细胞群体异质性的认识，但是进行单细胞测序需要将细胞从组织中解离，从而导致细胞空间位置信息的丢失，因此每个细胞中各种基因的空间坐标信息就无从得知了。在生物学研究中，细胞的位置信息对细胞命运调控和细胞谱系的发生过程研究十分重要。因此，为了更好地研究细胞间的互作与调控，对其转录异质性和空间坐标的研究是十分必要的。
4、空间转录组的研究领域
（1）神经生物学
空间转录组学可以将脑细胞类型与形态学、生理学和连接性相关的功能学联系起来，从而全面了解脑神经回路。
（2）发育生物学
在胚胎发育的早期，细胞根据生长发育的需要分化为特定细胞，这些细胞的分化轨迹和发育谱系及其在组织中的空间定位对组织器官的正常发育至关重要。
（3）肿瘤生物学
空间转录组技术能够直接观测到不同组织区域基因表达的异质性，因此非常适用于肿瘤组织的异质性研究。
（4）除了在神经生物学、发育生物学、肿瘤生物学中的研究外，空间转录组技术也逐渐在免疫学、病理学等领域崭露头角。
5、单细胞与空间转录组的关系
单细胞转录组测序可以每个转录物与单个细胞相关联，但关于这些转录物在组织中的位置信息丢失了，空间转录组学技术可以知道转录物的位置，但是细胞的亚型和哪个细胞产生了哪些具体转录物却无从得知。因此若是能将两种技术一起整合运用，对疾病治疗、个体发育等领域将会有很大的帮助。
通过这两期内容，相信大家已经对单细胞和空间转录组技术有了一定的了解，那么从下周开始我也会不定期地更新一些和单细胞与空间转录组相关的前沿文献解读（包括但不限于植物），希望大家跟着我的脚步一起洞察生命科学的瑰丽，探索生命科学的奥秘！
