⭐方案二：先辨細(xì)胞身份，再析空間功能⭐
先通過單細(xì)胞測(cè)序精準(zhǔn)定義關(guān)鍵細(xì)胞亞群的分子特征，再借助空間轉(zhuǎn)錄組技術(shù)鎖定其在組織中的空間坐標(biāo)，進(jìn)一步整合多組學(xué)數(shù)據(jù)深度挖掘細(xì)胞功能。
該方案實(shí)現(xiàn) “細(xì)胞是誰→細(xì)胞在哪→細(xì)胞在做什么” 的完整科學(xué)問題閉環(huán)，可廣泛應(yīng)用于腫瘤微環(huán)境解析、炎癥反應(yīng)調(diào)控、組織發(fā)育機(jī)制等前沿研究領(lǐng)域。
1、樣本設(shè)計(jì)
1.1 單細(xì)胞測(cè)序樣本設(shè)計(jì)：設(shè)置不少于 3 個(gè)獨(dú)立生物學(xué)重復(fù)，有效規(guī)避個(gè)體遺傳差異與實(shí)驗(yàn)批次效應(yīng)的干擾，確保測(cè)序數(shù)據(jù)的可靠性與重復(fù)性。
1.2 空間轉(zhuǎn)錄組樣本設(shè)計(jì)：樣本需與單細(xì)胞測(cè)序樣本來源于同一供體，優(yōu)先選取同組織塊或相鄰解剖區(qū)域的樣本開展實(shí)驗(yàn)。此舉可保障目標(biāo)細(xì)胞亞群與空間位置的精準(zhǔn)匹配，為后續(xù)目標(biāo)細(xì)胞亞群的空間定位及微環(huán)境互作機(jī)制解析筑牢樣本基礎(chǔ)。
2、關(guān)聯(lián)思路
3、核心分析點(diǎn)
4、部分分析圖
5、文獻(xiàn)案例展示
👇研究題目
Multimodal Analysis of Composition and Spatial Architecture in Human Squamous Cell Carcinoma（單細(xì)胞與空間轉(zhuǎn)錄組聯(lián)合解析cSCC的組成與空間結(jié)構(gòu)）
👇核心發(fā)現(xiàn)
借助單細(xì)胞與空間轉(zhuǎn)錄組聯(lián)合技術(shù)，系統(tǒng)解析人皮膚鱗狀細(xì)胞癌（cSCC）的細(xì)胞組成特征與空間架構(gòu)，鎖定腫瘤特異性細(xì)胞亞群及關(guān)鍵調(diào)控靶點(diǎn)，為臨床治療提供新方向。
👇發(fā)表信息
發(fā)表期刊：Cell 影響因子：38.6（2020 年）
👇實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)
單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組：納入 10 例人皮膚鱗狀細(xì)胞癌（cSCC）患者，同步采集腫瘤組織，以及與患者、部位匹配的正常皮膚組織作為對(duì)照，全面捕獲腫瘤與正常狀態(tài)下的細(xì)胞異質(zhì)性�？臻g轉(zhuǎn)錄組：選取部分患者的腫瘤樣本開展分析，涵蓋 6 例新鮮冷凍樣本與 6 例 FFPE 樣本，兼顧不同樣本類型的檢測(cè)需求，精準(zhǔn)匹配單細(xì)胞數(shù)據(jù)的空間維度信息。
👇主要結(jié)果
- 單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組分析成功識(shí)別出 cSCC 中的 4 類角質(zhì)形成細(xì)胞（KC）亞群：其中 3 類重現(xiàn)正常表皮 “基底型”“增殖型”“分化型” 的經(jīng)典狀態(tài)，1 類為腫瘤特異性 TSK 亞群；該 TSK 亞群高表達(dá) MMP10、PTHLH 等特征基因，功能富集于上皮 - 間質(zhì)轉(zhuǎn)化（EMT）、細(xì)胞遷移及細(xì)胞外基質(zhì)（ECM）分解等腫瘤進(jìn)展相關(guān)通路。同時(shí)，還解析出耗竭型 CD8⁺T 細(xì)胞、調(diào)節(jié)性 T 細(xì)胞（Treg）、癌相關(guān)成纖維細(xì)胞（CAF）、內(nèi)皮細(xì)胞等關(guān)鍵細(xì)胞亞群，完整構(gòu)建 cSCC 的單細(xì)胞全景圖譜。
- 通過 sc-TSK 評(píng)分精準(zhǔn)定位 TSK 亞群的空間分布，發(fā)現(xiàn)其主要富集于腫瘤前沿區(qū)域，且鄰近區(qū)域聚集大量 CAF 與內(nèi)皮細(xì)胞，共同形成纖維血管微環(huán)境；進(jìn)一步分析顯示，腫瘤前沿區(qū)域還富集 Treg 與耗竭型 CD8⁺T 細(xì)胞，明確了 cSCC 免疫抑制微環(huán)境的核心空間特征。
- 多離子束成像（MIBI）技術(shù)驗(yàn)證了 TSK 亞群與 Treg、CD8⁺T 細(xì)胞的空間共定位關(guān)系；CRISPR 功能篩選發(fā)現(xiàn)，TSK 亞群高表達(dá)的 ITGB1、FERMT1、CD151 基因是腫瘤生長(zhǎng)的必需基因，敲除后可顯著抑制腫瘤增殖；結(jié)合 TCGA 數(shù)據(jù)庫(kù)分析證實(shí)，TSK 特征基因高表達(dá)與 PD-1 抑制劑治療預(yù)后不良密切相關(guān)，為 cSCC 的靶向治療與免疫治療優(yōu)化提供了關(guān)鍵靶點(diǎn)。
⭐總結(jié)⭐
單細(xì)胞測(cè)序與空間轉(zhuǎn)錄組的兩類聯(lián)用思路，精準(zhǔn)彌補(bǔ)了各自的核心技術(shù)局限，形成 “身份定義 + 空間定位” 的研究閉環(huán)。方案一聚焦 “定量解析細(xì)胞組成”，以單細(xì)胞測(cè)序獲得的細(xì)胞全景圖譜為參照，通過反卷積技術(shù)助力空間轉(zhuǎn)錄組精準(zhǔn)拆解每個(gè)捕獲點(diǎn)（spot）的復(fù)雜細(xì)胞構(gòu)成；方案二則側(cè)重 “定性追蹤目標(biāo)細(xì)胞功能”，先借助單細(xì)胞測(cè)序鎖定關(guān)鍵目標(biāo)細(xì)胞亞群，再通過空間轉(zhuǎn)錄組技術(shù)追溯其在組織中的空間坐標(biāo)及周邊微環(huán)境，明確其功能作用機(jī)制。
無論選擇哪種聯(lián)用方案，核心邏輯均為 “單細(xì)胞測(cè)序定義細(xì)胞身份 + 空間轉(zhuǎn)錄組明確細(xì)胞位置”，最終圍繞 “細(xì)胞在哪、在做什么” 的核心科學(xué)問題展開深度解析，為腫瘤微環(huán)境解析、組織發(fā)育機(jī)制探索等前沿研究，提供更全面、更精準(zhǔn)的科學(xué)答案。
