【NGS Introduction Series-10x Spatial transcriptomics】

Date: 2024-7-12

組織中的每個細胞都有自己特定的位置,隨著健康或疾病狀況改變,又或是發育過程中,都會出現動態變化。空間轉錄組學 (Spatial transcriptomics)是基於空間分佈上對每個基因的表現及他們所處的細胞中進行定量。並將傳統的組織學染色技術與次世代RNA定序的優勢相互結合,便能同時檢測組織樣本中的細胞型態與RNA表現,可應用於神經生物學、發育生物學、免疫學或腫瘤學等研究。

10x推出的Visium Spatial Gene Expression可與一般的H&E染色法或免疫螢光染色 (Immunofluorescence)相容,適用於新鮮冷凍切片或石蠟包埋 (FFPE)樣品。舊款Visium玻片上的每個樣品區域含有約5000個位點,單個位點的面積約可覆蓋10個細胞。新款Visium HD玻片上的位點密度可以達到單個細胞。每個位點上有數百萬條帶有polyT序列的空間條碼 (Spatial barcode),用以捕捉切片組織細胞中的mRNA,此為Visium Spatial Gene Expression所使用的主要原理,稱為空間捕獲技術 (Spatial capture technology),藉此將切片組織上的細胞轉印到Visium玻片上,再利用Visium玻片上的空間條碼來辨識細胞的位置。

若樣品為新鮮冷凍組織切片時,先進行固定與染色後,以顯微鏡觀察紀錄影像;接著進行通透處理 (permeabilization)讓細胞釋出mRNA與Visium玻片上的空間條碼結合,即可進行cDNA合成及定序文庫製備,最後使用illumina平台完成上機定序。

但石蠟包埋樣品中的mRNA通常容易降解,難以利用polyA捕獲。因此Visium使用RTL (RNA-Templated Ligation)探針,針對mRNA序列設計左右相鄰的二個探針,右方的探針3’端帶有polyA序列,以雜交捕獲技術 (hybrid capture)捕捉互補的mRNA片段,接著利用ligation將相鄰的二個探針接合,再進行通透處理釋出接合後的探針,利用探針3’端的polyA與Visium玻片上的空間條碼結合,接著完成文庫製備及定序即可。

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