10x Genomics單細胞捕獲技術的問世，將生命奧秘的研究深入到單細胞分辨率，極大的提高了我們解析生物分子機制的速度和效率。而10x Genomics的空間轉錄組技術，更是增加了研究的維度，讓我們可以在空間層面上研究組織微環境的結構和異質性。而單細胞+空間技術，互為補充，將帶領我們更加全面的解析生命的奧秘。
近年來，多組學的概念深入人心，而10x單細胞+空間多組學技術，也是接二連三的發了不少好文章，接下來，小編就帶領大家賞析一下，單細胞+空間多組學是如何練就高分文章的。

 

一

 

 

文章題目：Spatiotemporal Immune Landscape of Colorectal Cancer Liver Metastasis at Single-Cell Level

中文題目：單細胞水平的結直腸癌肝轉移時空免疫景觀

發表期刊：Cancer Discovery

發表時間：2021年8月

發表單位：復旦大學，中科院巴斯德研究所

肝轉移（LM）是結直腸癌（CRC）死亡的主要原因，表現出高度的免疫微環境異質性和抑制性。 本研究使用10x Genomics單細胞 RNA-seq 和Visium空間轉錄組學對 97 個匹配的樣本進行了測序。 值得注意的是，轉移性微環境經歷了顯著的免疫抑制細胞空間重編程，如 MRC1+ CCL18 + M2 樣巨噬細胞。本研究進一步開發了 scMetabolism，這是一種用于量化單細胞代謝的計算方法。

 

二

 

 

文章題目：Identification of HSC/MPP expansion units in fetal liver by single-cell spatiotemporal transcriptomics

中文題目：通過單細胞時空轉錄組學鑒定胎兒肝臟中的 HSC/MPP 擴增單位

發表期刊：Cell Research

發表時間：2021年8月

影響因子：25.617

發表單位：中國科學院動物研究所和北京大學生命科學學院

由于目前我們對造血干細胞和多能祖細胞 (HSC/MPP) 在其原生生態位內擴展的細胞和分子機制的了解有限，因此也阻礙了我們基于干細胞的療法在血液系統惡性腫瘤中的應用。在這里，研究人員構建了小鼠胎肝 (FL) 的時空轉錄組圖譜。通過單細胞轉錄組學數據分析，揭示了三個轉錄異質 HSC/MPP 亞群，其中一個富含 CD93 的亞群表現出增強的干細胞特性。此外，通過對單細胞和空間轉錄組學進行綜合分析，研究確定了新的 HSC/MPP“口袋樣”單位（HSC PLUS），由生態位細胞（肝母細胞、基質細胞、內皮細胞和巨噬細胞）組成并富含生長因子。研究發現，巨噬細胞在 HSC PLUS 中顯示出 11 倍的富集。在功能上，巨噬細IGFBP5在 HSC/MPP 擴增中的支持作用。最后，跨物種分析和功能驗證顯示了保守的細胞-細胞相互作用和擴增機制，但小鼠和人類 FL HSCs/MPPs 之間存在不同的轉錄組特征。總之，這些結果為了解 FL 中 HSC/MPP 的發展提供了重要資源，并提供了對體外功能性 HSC/MPP 擴增的新見解。

 

三

 

 

文章名稱：Spatiotemporal analysis of human intestinal development at single-cell resolutio

中文題目：單細胞分辨率下人類腸道發育的時空分析

發表期刊：Cell

發表時間：2021年1月

影響因子：36.216

發表單位：牛津大學約翰拉德克利夫醫院

腸是人體最大的屏障器官，可協調與腸道菌群的共生、營養需求及免疫。多種相互關聯的細胞類型構成了成熟的腸道及其獨特的形態，但是它們發育的分子基礎尚不清楚。本文利用10x Genomics公司高通量的scRNA-seq結合Visium空間基因表達解決方案，創建了人類腸道發育的大規模單細胞時空圖譜，繪制了跨時間、位置和細胞區室的形態發生圖，描述了隱窩-絨毛軸形成的原理，神經、血管、間充質的形態發生以及發育中腸道的免疫群體，并匯編了一個公開可用的在線資源，即胎兒腸道發育的時空分析資源（STAR-FINDer），對細胞多樣性、細胞間信號傳導和轉錄調控網絡進行了分類，以突出祖細胞的起源和位置的命運決定。

 

四

 

 

文章名稱：Exuberant fibroblast activity compromises lung function via ADAMTS4

中文題目：過度的成纖維細胞激活通過ADAMTS4損害肺部功能 

發表期刊：Nature

發表時間：2020年10月

影響因子：42.779

發表單位：美國田納西州孟菲斯圣裘德兒童研究醫院免疫學系

研究人員首先采用甲型流感病毒感染小鼠，在感染后的第0，1，3和6天后，利用10x Genomics單細胞基因表達解決方案對肺部CD45陰性細胞進行單細胞測序分析，并分離出了3個主要的細胞群。發現在病毒感染過程中過度激活的成纖維細胞可產生細胞外基質（extracellular mqECM）重塑酶—尤其是ECM蛋白酶ADAMTS4。那么成纖維細胞在解剖學結構上是如何響應并發生改變的呢？研究人員利用10x Genomics Visium空間轉錄組解決方案在呼吸窘迫最嚴重的時候（感染后第10天）對小鼠肺部切片進行了空間轉錄組分析，發現ADAMTS4的表達限制在肺泡附近的炎癥部位，提示了遠端氣道DRFibs表達ADAMTS4是一個重要的反應節點�？傊�，這項研究發現病毒感染可導致成纖維細胞不同轉錄狀態的改變，其中部分成纖維細胞（DRFibs）可以通過表達ADAMTS4等重塑肺部微環境，促進免疫細胞浸潤，導致肺部功能受損。因此，ADAMTS4可以作為一個包括急性呼吸窘迫綜合征在內相關疾病的治療靶點。

 

五

 

 

文章名稱：Integrating microarray-based spatial  transcriptomics and single-cell RNA-seq  reveals tissue architecture in pancreatic ductal adenocarcinomas

中文題目：整合基于微陣列的空間轉錄組學和單細胞 RNA-seq 揭示胰腺導管腺癌的組織結構

發表期刊：Nature Biotechnology

發表時間：2020年3月

影響因子：:54.908

發表單位：紐約大學

單細胞 RNA 測序 (scRNA-seq) 能夠系統地識別組織中的細胞群，但表征它們的空間組織仍然具有挑戰性。本研究將基于微陣列的空間轉錄組學方法與從同一樣本生成的 scRNA-Seq 相結合，該方法使用一系列點來揭示基因表達的空間模式，每個點捕獲多個相鄰細胞的轉錄組。為了注釋不同組織區域的精確細胞組成，本研究引入了一種多模態交叉分析的方法。將多模式交叉分析應用于原發性胰腺腫瘤，研究發現導管細胞、巨噬細胞、樹突細胞和癌細胞的亞群具有空間受限的富集，以及與其他細胞類型的不同共富集。此外，我們確定了表達應激反應基因模塊的炎性成纖維細胞和癌細胞的共定位。我們繪制 scRNA-seq 定義的亞群結構的方法可用于揭示復雜組織固有的相互作用。

 

六

 

 

文章題目：Spatial mapping reveals human adipocyte subpopulations with distinct sensitivities to insulin

中文題目：空間組學揭示對胰島素具有不同敏感性的人類白色脂肪細胞亞群 

文章期刊：Cell Metabolism

發表時間：2021年8月

影響因子：27.287

發表單位：卡羅林斯卡醫學院醫學系 

目前，關于白色脂肪組織 (white adipose tissue，WAT) 的細胞及其結構異質性對其功能的貢獻，我們知之甚少。本研究通過10x Genomics Visium 平臺解析空間轉錄組信息，并與單細胞 RNA 測序數據以及圖像分析相結合，以繪制人類 WAT 的組成和結構。研究聚類確定了 18 個細胞類別，其中，三個構成大小相似的成熟脂肪細胞，但它們的空間排列和轉錄譜表達存在異質性。基于標記基因，研究人員將這它們命名為為 AdipoLEP、AdipoPLIN 和 AdipoSAA。在獨立數據集中證實，它們各自的基因譜與脂肪細胞和全身胰島素敏感性相關程度不同。高胰島素-正常血糖鉗夾在體內的胰島素刺激表明，只有 AdipoPLIN 顯示出對胰島素的轉錄反應。總之，通過挖掘這種多模式資源，研究確定人類 WAT 由三類成熟脂肪細胞組成，其中只有一種是對胰島素有反應的。

 

七

 

 

文章名稱：Multimodal Analysis of Composition and Spatial Architecture in Human Squamous Cell Carcinoma

中文題目：人鱗狀細胞癌單細胞及空間結構的多組學分析

發表期刊：Cell

發表時間：2020年7月

影響因子：36.216

發表單位：斯坦福大學醫學院 

本文的研究對象是皮膚鱗狀細胞癌（cSCC），結合10xGenomics單細胞轉錄組測序和Visium空間基因表達解決方案，研究了人cSCC和配對的正常皮膚。發現cSCC有四個腫瘤細胞亞群，三個涵蓋正常表皮狀態的亞群，一個定位于纖維血管微環境的腫瘤特異性角質形成細胞亞群（TSK）。將單細胞和空間數據映射的配體-受體網絡與特定細胞類型整合，揭示TSK是細胞間通訊的樞紐。觀察到免疫抑制的多種特征，包括T調節細胞（Treg）與CD8 T細胞共定位于分隔的腫瘤基質中。最后，人類腫瘤異種移植物的單細胞表征和體內CRISPR篩選鑒定了腫瘤發生中起關鍵作用的特定腫瘤亞群富集基因網絡。本研究分析了cSCC腫瘤和基質細胞亞群，它們相互作用的空間微環境，以及它們參與的癌癥通訊基因網絡。