從20世紀(jì)90年代初的人類基因組計(jì)劃，到近期的人類細(xì)胞圖譜計(jì)劃等項(xiàng)目，Wellcome Sanger研究所始終在開創(chuàng)性研究中發(fā)揮重要作用，致力于了解遺傳學(xué)如何影響健康和疾病。如今，他們正將一種強(qiáng)大的新方法納入研究工具箱，這就是空間轉(zhuǎn)錄組學(xué)。

Katy Tudor博士是Wellcome Sanger研究所的一名技術(shù)專家，也是空間基因組學(xué)平臺(tái)（SGP）的核心成員之一，她與研究所內(nèi)的各個(gè)團(tuán)隊(duì)緊密合作，在協(xié)調(diào)這些計(jì)劃中發(fā)揮核心作用。SGP團(tuán)隊(duì)與同事們攜手，致力于通過采用前沿的空間轉(zhuǎn)錄組學(xué)技術(shù)來提升通量。他們?cè)?/span>10x Genomics巴黎核心用戶峰會(huì)上展示了近期的研究進(jìn)展，而Tudor博士受邀介紹團(tuán)隊(duì)的研究成果。會(huì)后她欣然接受采訪，分享了團(tuán)隊(duì)的當(dāng)前研究和未來方向。

歡迎閱讀本文，了解Tudor博士及其團(tuán)隊(duì)如何在核心實(shí)驗(yàn)室中使用這些工具，如何借助這些技術(shù)擴(kuò)大規(guī)模，以及他們采用了哪些新方法來提升空間技術(shù)的通量并減低成本。

作為核心實(shí)驗(yàn)室，我們實(shí)驗(yàn)室主要支持各類研究型項(xiàng)目（不涉及到診斷）。其中許多項(xiàng)目源于大規(guī)模計(jì)劃，比如旨在構(gòu)建人類所有細(xì)胞類型的完整生物圖譜的人類細(xì)胞圖譜計(jì)劃。我們逐漸成為Wellcome Sanger研究所的空間基因組學(xué)專家，與所內(nèi)的各個(gè)團(tuán)隊(duì)緊密合作。這一轉(zhuǎn)型得益于細(xì)胞基因組學(xué)教研計(jì)劃的大力支持與協(xié)作，該計(jì)劃發(fā)揮重要作用，幫助我們成為Sanger研究所內(nèi)專門的空間基因組學(xué)平臺(tái)。我們攜手推動(dòng)前沿的空間轉(zhuǎn)錄組學(xué)技術(shù)在各類生物學(xué)問題和項(xiàng)目中的應(yīng)用。

我們最近的一個(gè)項(xiàng)目是與Josie Bryant博士的團(tuán)隊(duì)合作，在Visium和Xenium平臺(tái)上利用細(xì)菌內(nèi)標(biāo)（spike-in）研究囊性纖維化患者。研究效果很好，這得益于利用Visium CytAssist分析定制化內(nèi)標(biāo)以及在Xenium平臺(tái)上進(jìn)行Visium后的運(yùn)行。這兩個(gè)工作流程完美配合，數(shù)據(jù)質(zhì)量令人滿意。

我們參與的另一個(gè)重大項(xiàng)目是與Wellcome Sanger研究所的Muzz Haniffa教授團(tuán)隊(duì)合作。他們正在開展英國最大規(guī)模的研究，對(duì)重度濕疹患者接受生物制劑和口服療法后皮膚的治療應(yīng)答進(jìn)行監(jiān)測(cè)。他們測(cè)試了Xenium v1和Xenium Prime 5K兩種分析，使用或未使用多模態(tài)細(xì)胞分割，以確定哪種基因組合最符合他們的需求。我們還參與了Omer Bayraktar博士的膠質(zhì)母細(xì)胞瘤研究工作，這項(xiàng)工作整合了多個(gè)大腦區(qū)域長(zhǎng)達(dá)三到四年的單細(xì)胞、空間、轉(zhuǎn)錄組、表觀遺傳和基因組分析數(shù)據(jù)。

我們對(duì)胸腺的空間研究涵蓋不同發(fā)育階段，我們最近還參與了一些胰腺、肝臟和腎臟的研究工作。這些項(xiàng)目同樣使用了10x的空間技術(shù)，并借助AI模型對(duì)疾病進(jìn)行預(yù)測(cè)。

許多早期工作主要是探索性的，看看這些技術(shù)能做什么，而我們近期的項(xiàng)目則關(guān)注疾病的各個(gè)方面。目前，我們很多項(xiàng)目都在嘗試擴(kuò)大規(guī)模。不再是1到2個(gè)樣本，而是10、20甚至30個(gè)樣本，這無疑增加了對(duì)我們團(tuán)隊(duì)的需求！

空間技術(shù)融合了我在攻讀博士學(xué)位期間關(guān)注的多項(xiàng)技術(shù)，如分子組織學(xué)和免疫熒光。通常來說，你會(huì)從事組織學(xué)、分子生物學(xué)或生物信息學(xué)的研究，因?yàn)樗鼈兪峭耆�不同的�?xì)分領(lǐng)域。這正是我鐘情于空間技術(shù)的原因——它實(shí)現(xiàn)了多個(gè)不同技能的融合。

我曾認(rèn)為組織學(xué)正日漸式微，但空間技術(shù)的出現(xiàn)，特別是Xenium平臺(tái)提供的多重分析和多組學(xué)功能，正將其推向科學(xué)前沿。

至于我們的團(tuán)隊(duì)，我們一開始參與了人類細(xì)胞圖譜計(jì)劃，側(cè)重于單細(xì)胞研究，后來為滿足研究所的科研需求轉(zhuǎn)向了空間轉(zhuǎn)錄組學(xué)。包括我在內(nèi)的多名成員擁有豐富的組織學(xué)經(jīng)驗(yàn)。因此，我們整合了這些優(yōu)勢(shì)，成為Wellcome Sanger研究所的空間專家。

10x為Wellcome Sanger研究所及其他用戶提供的支持，尤其是分析軟件，確實(shí)讓事情變得更簡(jiǎn)單。我認(rèn)識(shí)一些自行開發(fā)分析流程的研究者，但10x的生物信息學(xué)家始終樂于提供幫助。10x在支持層面上一直很給力。我們研究所內(nèi)也有許多生物信息學(xué)專家，他們與10x Genomics合作，分析核心實(shí)驗(yàn)室團(tuán)隊(duì)生成的空間數(shù)據(jù)。

最大的挑戰(zhàn)在于分析大規(guī)模數(shù)據(jù)集。想象一下，處理30名不同供者的組織塊、載玻片、分析管和測(cè)序數(shù)據(jù)，并嘗試整合、追蹤和關(guān)聯(lián)所有信息，有時(shí)確實(shí)令人頭疼。無論是存儲(chǔ)還是分析，數(shù)據(jù)規(guī)模始終是一項(xiàng)挑戰(zhàn)。

您最近在核心用戶峰會(huì)上做報(bào)告，介紹實(shí)驗(yàn)室如何提高通量并降低成本。您能具體介紹一下這是如何實(shí)現(xiàn)的嗎？

我們利用了Visium操作方案中的安全停止點(diǎn)，因此能自信地分批處理和分組操作。對(duì)于大規(guī)模需求，我們可以批量進(jìn)行載玻片染色和成像，之后利用安全停止點(diǎn)，將剩下的工作留到下周。這使得下周第一天的工作量大幅減少，從而騰出人員來完成組織學(xué)或分析等工作。

通常來說，我們用三天時(shí)間在Visium CytAssist上運(yùn)行存儲(chǔ)的載玻片：兩個(gè)半天和一整天。第一天和第三天，一名同事負(fù)責(zé)批量處理，而第二天是開展CytAssist運(yùn)行，將分析物從載玻片轉(zhuǎn)移至分析管，并運(yùn)行儀器。兩名同事負(fù)責(zé)運(yùn)行工作。這樣就能騰出人員來干其他工作，以保持高通量。

對(duì)于Xenium系統(tǒng)，通過并行處理多塊載玻片以及同時(shí)運(yùn)行多臺(tái)儀器，我們顯著提升了創(chuàng)建大規(guī)模數(shù)據(jù)集的能力。

多臺(tái)儀器雖能加速流程，但我們的團(tuán)隊(duì)成員也發(fā)揮了關(guān)鍵作用，因?yàn)樗麄兘邮苓^Visium CytAssist、Xenium分析和組織學(xué)技術(shù)的交叉培訓(xùn)。我們團(tuán)隊(duì)能夠根據(jù)當(dāng)前需求靈活切換技術(shù)方案，極大地縮短了研究所內(nèi)科研成果的周轉(zhuǎn)時(shí)間和落地時(shí)間。

在Visium玻片上，我們做的最多的是在捕獲區(qū)域上放置兩到三張切片。在Xenium玻片上，我個(gè)人曾試過將12種不同組織塊的切片放在同一張玻片上。這并不是單個(gè)組織塊的腫瘤芯片（TMA），它有點(diǎn)像玩俄羅斯方塊，但在未來某個(gè)階段我們會(huì)整合TMA。

Xenium捕獲區(qū)域上的十張切片示例。圖片由Wellcome Sanger研究所的Tudor博士提供。

在10x Genomics出現(xiàn)之前，我們團(tuán)隊(duì)就已涉足空間轉(zhuǎn)錄組學(xué)研究，當(dāng)時(shí)所有試劑都需要自行制備。10x簡(jiǎn)化并優(yōu)化了工作流程，讓高質(zhì)量數(shù)據(jù)的生成更具重復(fù)性和一致性。

我加入Wellcome Sanger研究所時(shí)，研究所內(nèi)正在開展大量的單細(xì)胞研究（至今仍是），而空間轉(zhuǎn)錄組學(xué)則作為補(bǔ)充。但我們發(fā)現(xiàn)，空間轉(zhuǎn)錄組學(xué)本身也是一種發(fā)現(xiàn)工具，因?yàn)橥ㄟ^Visium分析鑒定出的部分基因最初在單細(xì)胞數(shù)據(jù)中并未發(fā)現(xiàn)。他們?cè)诜治?/span>Visium空間數(shù)據(jù)后，又回到單細(xì)胞層面，最終找到了他們尋找的微環(huán)境細(xì)胞。人們總認(rèn)為空間分析是單細(xì)胞數(shù)據(jù)的補(bǔ)充，但它正迅速成為獨(dú)立的分析體系。

此前，我們核心實(shí)驗(yàn)室的團(tuán)隊(duì)利用4-plex RNAscope分析來驗(yàn)證單細(xì)胞數(shù)據(jù)，但隨著多重分析的數(shù)量增加，數(shù)據(jù)質(zhì)量和一致性已無法支撐科學(xué)問題。因此當(dāng)Xenium技術(shù)問世，讓我們從四個(gè)目標(biāo)基因擴(kuò)展到數(shù)百個(gè)甚至數(shù)千個(gè)基因時(shí)，我們的工作確實(shí)大大受益。

10x Genomics為我們的團(tuán)隊(duì)提供了強(qiáng)有力的支持。我們長(zhǎng)期以來建立了協(xié)作型關(guān)系；從技術(shù)支持、工程師、現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用科學(xué)家到總部的研發(fā)團(tuán)隊(duì)，都給予我們幫助。我認(rèn)為這樣的支持網(wǎng)絡(luò)確實(shí)大有裨益。

我們經(jīng)常被問及的一個(gè)話題是三維全標(biāo)本（whole-mount）染色技術(shù)。目前多項(xiàng)類器官研究正在火熱進(jìn)行中，因此能夠分析厚度超過10微米的組織（或直接捕獲類器官本身）的技術(shù)將極具吸引力。

見證Tudor博士的大規(guī)�？臻g生物學(xué)藍(lán)圖

單細(xì)胞空間轉(zhuǎn)錄組學(xué)技術(shù)正推動(dòng)著十年前難以想象的新見解，但要讓這些見解觸手可及，還需要強(qiáng)大、高通量且經(jīng)濟(jì)高效的工具。

在本次訪談中，Tudor博士重點(diǎn)介紹了她及核心實(shí)驗(yàn)室的團(tuán)隊(duì)利用10x Genomics的工具實(shí)現(xiàn)這些目標(biāo)的藍(lán)圖，以及研究人員如何充分利用Xenium和Visium平臺(tái)。為了清晰起見，并考慮到篇幅限制，訪談內(nèi)容有所刪減。謹(jǐn)此感謝Tudor博士的貢獻(xiàn)！

Wellcome Sanger研究所空間基因組學(xué)平臺(tái)的技術(shù)專家Katy Tudor博士

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