2019年《Nature Reviews Genetics》的这篇Research Highlights，正式拉开了空间转录组测序的序幕。
以往的空间转录组学的研究方法，以往的空间转录组学的研究方法主要是基于FISH技术或者是scRNAseq技术。2019年，在Nature和Science同时发表了两个技术seqFISH+和Slideseq，空间转录组开始成为了研究新热点。
接着，被Nature Methods评为2020年度技术。形象的描述bulk RNAseq为奶昔smoothie，scRNA-seq为水果沙拉fruit salad，spatial transcriptomics为水果塔fruit tart。
众多科学家一致认为，单细胞水平的空间转录组研究，是继单细胞之后一波新热潮，特别是已经完成单细胞研究的人类疾病相关领域。
可以想象，未来我们将可以在活体组织中获得单细胞的空间转录组。空间转录组学的研究，将显微成像和测序技术结合，即影像学和基因组学结合在一起。
从2009年，瑞典皇家理工学院（KTH）的Joakim Lundeberg及Jonas Frisen开始了空间组学方法的研究。
实验步骤如下：
- 1、首先，对固定的、染色的组织进行成像，然后进行透化。
- 2、释放的mRNA通过标签寡核苷酸附着在组织下方的阵列上，从而将它们固定在与组织对应的位置。
- 3、逆转录后，组织被酶移除，剩下的是附着在寡核苷酸阵列上与空间标签互补的DNA分子。
- 4、接下来，对这些cDNA进行测序，标签阵列保存着转录本的空间位置信息，融合了微阵列、成像、测序和基于标签的生信分析等概念和技术。
该技术通过衍生公司Spatial Transcriptomics开始商业化，并于2018年被10x Genomics公司收购，并产生了Visium产品。
其他空间组学技术
1、单分子荧光免疫杂交技术
SeqFISH+，使用带有荧光的探针与带有标签序列的mRNA进行多轮连续的杂交，直接在原位进行测序读数，而不再需要将成像信息转换成测序读数。
2、Drop-seq和Slide-seq
Broad研究所Evan Macosko开发了Drop-seq，和扩展显微镜的发明人Fei Chen一起开发了Slide-seq，应用了Drop-seq的标记方案，将磁珠单分子层排列成二维阵列，将RNA转移到磁珠上。从50微米的磁珠开始，然后转变成了10微米的磁珠，捕获效率接近于scRNA-seq技术。
发展与挑战
由于细胞类型并不是二元的，许多细胞标志物的样本可能会得到一个连续的细胞身份。因此，整合成像和单细胞数据进行空间转录分析，是一个巨大的挑战。
空间组的技术拥有非常丰富的发展历史。随着单细胞技术的成熟以及商业化，在最近两年蓬勃发展，首次应用的是神经科学，另外一个是发育生物学，以及肿瘤生物学，特别是肿瘤异质性以及T细胞浸润。
10XGenomics收购了ReadCoor和Cartana。Cartana使用一种padlock探针技术，进行滚环扩增，然后进行测序，达到了亚细胞水平。另一个公司，2019年nanoString推出GeoMx，自动化仪器，捕获基因数量已超过22000，NanoString刚发布GeoMx Digital Spatial Profiler，达到了单细胞的分辨率。
另外，BGI收购了Complete Genomics，将细胞或组织嵌入芯片，产生高分辨率的空间解析数据。目前，空间转录组方案仍然是定制的，并只能在一个或少数几个实验室中使用。首次完成的工作往往既困难又昂贵，商业化对于推动空间转录组的发展至关重要。
空间转录组技术是“年度技术”，这仅仅是个开始，未来将成为标准方法。以后可以达到，寄来一个组织，然后得到一个完整的带有空间信息的单细胞遗传信息。
