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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

所属板块 分析方向与案例

把基础对象与算法方法重新放回真实分析任务与工作流。

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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。

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
  1. 空间转录组总览 — 理解 capture spot、空间条码、技术平台与数据结构
  2. 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
  3. 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