空間轉錄組技術的研究進展及其在皮膚科的應用

林世穎,江建,陳宏翔,2

隨著第二代高通量測序技術(next-generation sequencing technology, NGS)的興起,引發了一場組學革命,轉錄組學、蛋白質組學、代謝組學等各種組學技術相繼出現。尤其是單細胞轉錄組學(singlecell RNA-sequencing, scRNA-seq),作為一種革命性的技術,實現對單個細胞的轉錄水平進行測序,在腫瘤異質性、細胞類型的鑒定和譜系追蹤上提供了新的見解［1］。然而細胞間相互作用具有時間和空間上的差異性,因此空間信息的維持對于理解發育生物學、神經生物學、腫瘤生物學等至關重要［2］。scRNA-seq在樣本處理時需要對細胞進行消化分離,導致細胞空間位置信息的丟失,無法提供基因表達的空間模式。空間轉錄組技術(spatial transcriptome sequencing)的發展彌補了這一缺陷,它能直接從完整組織中量化RNA表達,達成轉錄本信息的空間映射［3］。目前,空間轉錄組在多種疾病研究中得到應用。本文將對空間轉錄組測序技術的發展、原理及其在皮膚科學研究的應用進行綜述。

1 空間轉錄組技術的發展

空間分辨轉錄組學主要分為三大類［4］:①基于激光捕獲顯微切割技術(lasercapturemicrodissection, LCM)的方法;②基于成像的方法,包括基于原位雜交(insituhybridization, ISH)的方法和基于原位測序(insitusequencing, ISS)的方法;③基于原位捕獲(insitucapturing, ISC)的方法。

1.1基于激光捕獲顯微切割的方法 LCM是在顯微鏡下,使用紫外線或紅外線從組織切片中單獨分離出單個細胞或感興趣的區域,同時保留細胞的結構和空間信息,隨后,可以通過直接RNA-seq或預先標記空間條形碼的多路復用程序獲取細胞信息［5-6］(圖1)。2016年,Kruse等［7］介紹了Tomo-seq(RNA tomography sequencing, Tomo-seq),一種利用冷凍切片機沿著感興趣的軸對胚胎或組織進行切片,然后在每個切片上進行RNA-seq的技術。……