什么是空间多组学测序技术及其发展过程

1.什么是空间多组学测序技术

基于微流体条码标记的空间多组学测序技术（DBiT-seq技术）的原理是利用微流控芯片技术，对切片组织进行编码，通过在组织中使用确定性条形码进行空间组测序，从而实现在切片组织中共同绘制mRNA和蛋白质定位。

据文章介绍，DBiT-seq不需要裂解组织即可释放mRNA，并且与现有的甲醛固定的组织玻片兼容。 该技术通过NGS测序在组织玻片中可同时获得mRNA和蛋白质信息。DBiT-seq可直接利用包含50个平行微通道的微流控芯片在组织切片样本中引入DNA条形码A和B。该技术首先通过逆转录在原位合成第一链 cDNA，则该cDNA链纳入了条形码A，随后可再引入DNA条形码B。

经过上述两个步骤，组织切片经过两套条形码系统在交叉点进行原位连接，形成组织像素的整合点，每个像素点都含有条形码A和B的不同组合，形成二维图像，将组织形态与空间组学相关联。此外，为了同时检测蛋白组和转录组，组织切片也被22个抗体衍生的DNA标签 (Antibody-Derived DNA Tags, ADTs) 混合染色。最终，在形成一个空间条形码组合后收集cDNAs进行PCR扩增，构建测序文库，并利用NGS进行双端测序。

虽然单细胞转录组解决了细胞异质性问题，但无法还原其具体的空间位置，也就无法精准探究细胞功能。而空间转录组学则可填补这一空缺， 利用空间转录组技术，研究人员能够将组织内细胞的基因表达信息定位到组织的原始空间位置上，从而分析组织中不同部位功能及基因表达的差异。

空间测序技术目前已经成为了在组织样本中进行组学分析的最前沿利器，但是现有的空间组学技术基本局限于对转录组和蛋白组的研究。如何直接观察细胞在组织样品里的表观基因状态依然是重大挑战。

2.空间多组学测序技术的发展过程

(1) 2022年初，耶鲁大学生物医学工程系樊荣教授团队利用组织样本原位编码的方法，首次实现了特定组蛋白修饰的高空间分辨率的分析（Spatial-CUT＆Tag）。

(2) 2022年8月17日，樊荣教授团队和瑞典卡罗林斯卡学院Gonçalo Castelo-Branco教授团队合作，在 Nature 期刊发表了题为：Spatial profiling of chromatin accessibility in mouse and human tissues的研究论文。

(3) 该研究进一步对染色质可及性在整个基因组尺度进行空间分辨测序（Spatial-ATAC-seq），是空间表观遗传分析技术上又一个新的突破。

(4) Spatial-ATAC-seq 技术首次实现了在组织原位对染色质可及性的研究，为空间生物学这一新兴领域开拓了一个全新的视角。

3.空间多组学测试芯片及夹具

图1 空间转录夹具ZXDBiT-seq01

图2 孵育夹具ZX-75*25

图3空间转录芯片（材质PDMS，2片/组）