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樊荣实验室发布高分辨空间组学技术

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点击次数:2370 更新时间:2020年12月20日14:08:57 打印此页 关闭

樊荣实验室发布高分辨空间组学技术


空间组学是继单细胞测序技术之后的另一个生物技术研究热点,它能够弥补单细胞测序技术无法获取细胞空间分布信息的缺陷。空间组学主要研究细胞在组织样品中的相对位置关系,用于展示细胞空间分布关系对疾病的影响。

2020年11月13日,耶鲁大学樊荣团队在Cell杂志上以长文(Article)形式在线发表了题为“High-Spatial-Resolution Multi-Omics Sequencing via Deterministic Barcoding in Tissue”的空间组学技术DBiT-seqDBiT-seq技术实现了高质量和高分辨的空间转录组和蛋白组的测序。空间分辨率最高可达10 m,接近单细胞分辨率。

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DBiT-seq的总体设计和实验流程

细胞在生物体中相互依存,也受到它周围的环境影响。传统的单细胞测序技术(single cell RNA-seq)可以实现对细胞水平的组学研究,但却无法获取细胞空间分布信息。为解决这一问题,基于测序的空间转录组技术如ST, Slide-seq, HDST等陆续发表。然而,DBiT-seq的设计思想与这些技术有着很大的区别。上述技术都是基于探针抓取RNA到固定的基质的设计,而DBiT-seq是一项在细胞内原位实现逆转录的技术,这有助于在保持高数据质量的同时,实现高精度。作者通过实验证明,在最高10 m的检测精度下, DBiT-seq能够检测到小鼠胚胎组织总共22969个基因和平均每个数据点2068个基因,而且DBiT-seq也实现了同时对22种蛋白的表达水平的检测。

以微流控技术为基础,DBiT-seq可以同时完成组织切片的空间转录组合蛋白组的测序。DBiT-seq主要基于二维编码来实现细胞空间位置的定位。通过细胞内逆转录RNA成cDNA来实现第一次编码,而第二次编码则是通过DNA连接酶来完成。目前,该技术能够实现2500个数据点的检测,具有三个检测精度(50,25,10 m)。

22222.jpegDBiT-seq空间转录组和蛋白组测序小鼠胚

在发表的工作中, 樊荣教授团队完成了对小鼠胚胎的空间组学测序,并首次实现了两种组学(转录组和蛋白组)的空间比对。于此同时,通过对最高精度10 m的胚胎眼部的分析,发现了环绕眼睛周围的单独一层黑色素细胞。而且,测序结果可以直接和单细胞测序数据相结合,实现细胞类型的精确定义。对小鼠胚胎尾部的测序,也成功的发现标志性的基因定位。

33333.jpegDBiT-seq空间转录组和蛋白组测序小鼠胚

DBiT-seq是一项全新的空间组学技术,需要的设备简单,便于科研人员操作和实现。该技术不需要像传统技术一样释放mRNA,而且与流行的福尔马林固定组织切边相兼容,具有广泛的应用前景同时,此技术DBiT-seq同时也有一些需改进的地方,比如,分辨率还可以进一步提高,如提高到亚细胞水平(5 m);需要增加可测序面积 (当前为5 mm x 5 mm)以完成更大区域的检测。据悉,樊荣团队还在研发更多空间组学技术。

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