空间转录组
空间转录组学(Spatial Transcriptomics)试图同时回答两个基本问题:细胞或组织区域中表达了什么基因,以及这些表达发生在组织的什么空间位置。
这一部分在全站中的位置
Section titled “这一部分在全站中的位置”空间转录组位于对象层(空间位置的基因表达测量)与流程层(空间数据分析流程)之间。理解本章需要的前置知识包括:
本章的核心概念将支撑后续空间变异的检测、细胞微环境分析等高级主题。
为什么这一节重要
Section titled “为什么这一节重要”传统的 bulk RNA-seq 测量的是组织样本的整体表达,丢失了细胞之间的异质性信息;单细胞 RNA-seq(scRNA-seq)虽然能解析细胞异质性,但解离过程破坏了细胞原有的空间位置信息。空间转录组学试图在这两种技术之间取得平衡:
| 技术 | 空间信息 | 细胞分辨率 | 主要局限 |
|---|---|---|---|
| bulk RNA-seq | ❌ 无 | ❌ 混合群体 | 无法区分细胞类型 |
| scRNA-seq | ❌ 丢失 | ✅ 单细胞 | 失去空间上下文 |
| 空间转录组 | ✅ 保留 | ⚠️ 取决于平台 | 分辨率与捕获效率的权衡 |
在肿瘤微环境、胚胎发育、神经科学等研究中,基因表达的空间分布本身就是生物学信号,而非仅仅是技术噪声。
阅读本章前,建议先了解:
- 基本的 RNA-seq 实验原理与数据分析流程
- scRNA-seq 的细胞聚类与注释概念
- 组织切片与显微镜成像的基础知识
推荐阅读顺序
Section titled “推荐阅读顺序”- 空间转录组总览 — 理解 capture spot、空间条码、技术平台与数据结构
- spot 与单细胞 — 辨析空间数据与 scRNA-seq 在分辨率、噪声与解释上的差异
- 去卷积与细胞映射 — 学习如何利用单细胞参考解析空间 spot 的细胞组成
空间转录组总览
理解 capture spot、空间条码、组织切片与标准分析流程。
进入子主题spot 与单细胞
比较空间组学和 scRNA-seq 在分辨率、噪声与解释上的差异。
进入子主题去卷积与细胞映射
利用单细胞参考把空间 spot 分解成细胞类型组成。
进入子主题与其他板块的连接
Section titled “与其他板块的连接”- 上游对象层:理解空间数据需要熟悉 常见数据格式 等
- 下游流程层:空间数据常作为 RNA-seq 流程 的扩展或 单细胞分析 的补充
- 相关算法:空间去卷积涉及 概率模型 与 矩阵分解 的思想