2025-09-11
福爾馬林固定石蠟包埋樣本（FFPE樣本）因其長期穩定、低成本、便于存儲的優勢，已經成為臨床病理最常見的組織保存方式。全球積累的海量FFPE樣本，蘊含了豐富的疾病信息，但其中的RNA往往會出現不同程度的降解，使其成為難以高效解讀的“黑匣子”，這對空間轉錄組學的應用構成了顯著挑戰。因此，開發出適配 FFPE 樣本的高水平空間組學技術，對科研與臨床均具有重大意義。
近日，華大生命科學研究院牽頭建設的基因組多維解析重點實驗室聯合多家頂尖機構，在國際頂級期刊《Cell》上發表了Stereo-seq V2時空組學技術成果。該技術首次實現在 FFPE 樣本上同步開展宿主與微生物的全域、高分辨率原位時空轉錄組分析，揭開臨床樣本的神秘面紗，為感染性疾病、腫瘤免疫研究提供強大支撐，推動生命科學從“細胞可視化”邁向“洞悉細胞與微生物交互”的精準醫學新紀元。
接下來我們將介紹Stereo-seq平臺在FFPE樣本上的多個應用方向，為科學家們提供多角度的科研思路。
應用場景一
構建單細胞空間轉錄組圖譜
空間轉錄組不再是簡單地羅列組織中的細胞類型，而是以單細胞分辨率作為“顯微鏡”，以空間坐標作為“導航圖”，全方位地揭示：誰（Which cell）、在何處（Where）、做什么（What function）、以及與誰為鄰（Interact with whom），可以對生命結構進行一全景式測繪。
標題：Single-cell spatial transcriptome atlas and whole-brain connectivity of the macaque claustrum
期刊：Cell
影響因子：42.5
發表時間：2025年7月
應用技術：snRNA-seq，Stereo-seq
分析樣本：獼猴（snRNA-seq 4只、Stereo-seq 2只、全腦追蹤實驗91只）、狨猴（3只，用于snRNA-seq）、小鼠（18只，用于snRNA-seq）
主要內容
屏狀核通過與眾多腦區的連接來協調大腦功能，但其分子和細胞組織結構仍不清楚。本研究對 227,750 個獼猴屏狀核細胞進行單核 RNA 測序，鑒定出 48 種轉錄組定義的細胞類型，其中大多數谷氨酸能神經元與深層島狀神經元相似。對獼猴、狨猴和小鼠轉錄組的比較揭示了獼猴特有的細胞類型。在 67 個皮質和 7 個皮質下區域注射逆行示蹤劑，確定了四個不同分布區域的逆行標記屏狀核神經元。對全腦連接性和單細胞空間轉錄組的聯合分析表明，這些四個區域包含不同谷氨酸能細胞類型的組合，它們優先與特定腦區連接，并且具有明顯的同側偏見。在獼猴屏狀核的腹側和背側區域中，幾種特有的谷氨酸能細胞類型分別選擇性地投射到兩個功能相關的區域——內嗅皮層和海馬體與運動皮層和殼核。這些數據為闡明屏狀核多種功能背后的神經元組織提供了基礎。
圖1獼猴屏狀核細胞類型的單細胞轉錄組學分析
圖2獼猴屏狀核細胞類型空間位置的描述
圖3獼猴整個大腦連接情況以及屏狀核細胞類型的分布情況
應用場景二
解鎖免疫治療新密碼
Stereo-seq能在宏觀尺度上精準繪制腫瘤微環境（TME）的“細胞社會”全景圖譜。直觀定位CD8+ T細胞等免疫主力軍的富集區與荒漠區，找到與治療不響應相關的細胞群體，揭示免疫排斥的關鍵屏障。該技術為聯合療法（如免疫+靶向）的設計提供精準的空間依據，并為克服耐藥性、開發下一代免疫治療新方案指明全新的方向。
標題：Spatially organized tumor-stroma boundary determines the efficacy of immunotherapy in colorectal cancer patients
期刊：Nature Communications
影響因子：15.7
發表時間：2024年11月
應用技術：scRNA-seq、Stereo-seq
分析樣本：23名結直腸癌（CRC）患者的腫瘤組織，其中包括未經治療的微衛星穩定（pMMR）患者、微衛星不穩定（dMMR）患者，以及接受抗PD-1抗體治療的dMMR患者（根據治療響應分為疾病穩定[dSD]與部分/完全緩解[dPR/dCR]）。16個樣本用于Stereo-seq測序，10個樣本進行scRNA-seq。
主要內容
結直腸癌（CRC）患者中，若存在錯配修復缺陷（dMMR）而非錯配修復正常（pMMR）的情況，則往往能從免疫檢查點阻斷（ICB）療法中獲益。為了剖析這些不同治療反應背后的腫瘤微環境（TME），本文整合了Stereo-seq、scRNA-seq以及多重成像分析，從未經治療和接受 ICB 治療的 CRC 患者身上創建了腫瘤的高分辨率空間圖譜。研究結果表明，腫瘤-間質邊界的空間組織和免疫狀態是 dMMR 和 pMMR CRC 的獨特特征，這與 ICB 響應相關。物理相互作用以及 LAMP3+樹突狀細胞和 CXCL13+T 細胞的豐度可能塑造 ICB 響應的腫瘤-間質邊界，而 CXCL14+癌相關成纖維細胞則傾向于重塑細胞外基質，從而在不響應者中形成結構屏障。因此，該工作指出了腫瘤的分子和細胞空間結構在 ICB 響應中的重要性，為在大多數 CRC 中重新編程腫瘤-間質邊界以增強免疫療法的可能性提出了可能性。
圖1：通過 Stereo-seq 技術構建的人類結直腸癌的空間轉錄組圖譜揭示了其對免疫檢查點阻斷療法的反應性
圖2：CXCL14+ 成纖維細胞可能有助于形成組織內腫瘤微環境（TME）中有序的基質結構，并阻止 T 細胞進入該區域
應用場景三
宿主-微生物 RNA 的原位共檢測
感染與共生研究中，微生物的空間定位及其與宿主細胞的相互作用是理解免疫應答的關鍵。Stereo-seq 可在單張切片上實現宿主-微生物 RNA 的原位共檢測。
標題：Stereo-seq V2: Spatial mapping of total RNA on FFPE sections with high resolution
期刊：Cell
影響因子：42.5
發表時間：2025年8月
應用技術：Stereo-seq V2
主要內容
Stereo-seq V2 技術利用隨機引物在 FFPE 切片上原位捕獲并測序 RNA，并能提供單細胞分辨率。基于隨機引物的策略能夠實現無偏的轉錄本捕獲和均勻的基因覆蓋，從而提高對標記基因的敏感性、非聚腺苷酸（poly(A)）RNA 分析的效率以及免疫譜覆蓋范圍。作者使用三陰性乳腺癌（TNBC）切片在臨床 FFPE 樣本上驗證了 Stereo-seq V2 的穩健性能，并識別出了腫瘤特異性的可變剪接事件。在結核分枝桿菌（Mtb）感染的小鼠模型中，利用 Stereo-seq V2 同時監測宿主和病原體轉錄組的基因表達動態。作者還構建了免疫譜并識別出了 Mtb 特異性的 BCR 克隆，這些在人類結核性肺樣本中也能觀察到。這些結果凸顯了 Stereo-seq V2 在生物醫學研究和個性化醫療領域所具有的潛力。
圖1：Stereo-seq V2 表現出更優的分子擴散性能
圖2：Stereo-seq V2同時捕獲宿主和結核桿菌RNA
應用場景四
解碼非編碼RNA
非編碼 RNA，尤其是長鏈非編碼 RNA 在哺乳動物大腦的發育、成熟和疾病中發揮著重要作用。Stereo-seq原位解析非編碼 RNA 的作用機制，可為研究提供全新視角。
標題：Single-cell spatial transcriptomic atlas of the whole mouse brain
期刊：Neuron
影響因子：15
發表時間：2025年3月
應用技術：snRNA-seq、Stereo-seq
使用樣本：C57BL/6 雄性小鼠：成年鼠 11周齡（P77）、 E12.5、E14.5、E16.5（胚胎期）、P1、P7、P14（出生后）；左腦半球，進行冠狀切面（coronal sections）采樣，厚度為10 μm，間隔100 μm，共123個有效切片
主要內容
作者利用snRNA-seq和 Stereo-seq 技術，生成了一個包含 308 個細胞簇的空間信息的鼠腦圖譜，這些細胞簇的單細胞分辨率達到了極高的水平，涉及超過 400 萬個細胞，同時還涵蓋了 29655 個基因的空間信息。作者發現了偏好于皮質亞區域的細胞簇，并探索了它們與腦部相關疾病之間的關聯。此外，作者還確定了腦干內具有獨特區域表達模式的 155 個基因，并揭示了在成年大腦中具有區域富集表達的 513 個長鏈非編碼 RNA。基于空間轉錄組信息對大腦區域進行劃分，為幾個大腦區域揭示了精細結構。此外，作者還發現了 411 個轉錄因子調控網絡，在神經發育過程中表現出不同的空間和時間動態。
圖1：構建高分辨率小鼠腦細胞圖譜
圖2：lncRNA在小鼠腦中的空間分布
派森諾整合了10x Visium/Xenium與華大Stereo-seq雙平臺多產品的優勢，為您提供豐富的空間轉錄組解決方案。10xVisium/Xenium以精細的細胞級分辨率、清晰的形態學關聯和卓越的基因檢測靈敏度見長，是探索精細組織結構的黃金標準；而華大Stereo-seq則以其厘米級的超大捕獲面積、極高的通量和經濟高效的特點，成為繪制完整組織切片（如整個器官、胚胎發育全景圖）、發現稀有細胞群體和宏觀規律不可替代的利器。兩者強強聯合，使我們能擺脫單一技術局限，真正根據您的研究目標、樣本特點和項目預算，量身定制最優技術路徑。無論您的研究追求的是“看得更清”還是“看得更全”，我們都能為您匹配最精準的技術利刃，賦能您從空間維度破譯生命奧秘，引領科學發現。
派森諾空間轉錄組產品矩陣
