CosMx 單細(xì)胞空間組學(xué)技術(shù)各應(yīng)用領(lǐng)域文獻(xiàn)匯總

編者按

空間組學(xué)技術(shù)能夠彌補(bǔ)單細(xì)胞測(cè)序技術(shù)無法獲取細(xì)胞空間分布信息的缺陷。CosMx SMI，一個(gè)突破性的單細(xì)胞空間原位成像平臺(tái)，結(jié)合了超高分辨率成像技術(shù)和多靶標(biāo)檢測(cè)能力，能夠?qū)�組織切片中6000種RNA和64種蛋白質(zhì)分子進(jìn)行單細(xì)胞和亞細(xì)胞分辨率的原位成像，支持研究人員實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)透徹的生物學(xué)解析。 

研究者可通過獲得的單細(xì)胞空間原位表達(dá)信息，實(shí)現(xiàn)精細(xì)的細(xì)胞分型，繪制細(xì)胞和基因表達(dá)的空間圖譜。同時(shí)還能通過細(xì)胞配受體以及細(xì)胞鄰域分析等，展示細(xì)胞鄰域和組織微環(huán)境，在單細(xì)胞空間背景下實(shí)現(xiàn)對(duì)細(xì)胞間相互作用、細(xì)胞通訊和細(xì)胞狀態(tài)的深入分析。

接下來通過展示幾篇CosMx SMI在不同研究領(lǐng)域的應(yīng)用文獻(xiàn)及分析思路，幫助各位老師快速了解CosMx SMI的應(yīng)用領(lǐng)域和數(shù)據(jù)分析思路。

 

文章詳情

1、腫瘤領(lǐng)域研究

文章題目：Presence of onco-fetal neighborhoods in hepatocellular carcinoma is associated with relapse and response to immunotherapy

發(fā)表時(shí)間：2024.01

期刊名稱：Nature Cancer

影響因子：23.5

實(shí)驗(yàn)平臺(tái)：CosMx SMI、Stereo-seq、RNAscope

文章內(nèi)容：

早期研究發(fā)現(xiàn)，肝細(xì)胞癌（HCC）的腫瘤微環(huán)境表現(xiàn)出與胎肝發(fā)育過程相似的免疫抑制特征，并證明了癌-胚細(xì)胞群與 Treg 細(xì)胞間存在共定位關(guān)系。但癌-胚重編程過程中的機(jī)制仍未明確。為了進(jìn)一步探究癌-胚重編程過程中的細(xì)胞作用機(jī)制及功能，本研究構(gòu)建了一個(gè)肝細(xì)胞癌單細(xì)胞圖譜，以描繪 HCC 腫瘤微環(huán)境的景觀。研究人員首先使用 CellChat 等多種算法構(gòu)建了 HCC 腫瘤微環(huán)境的細(xì)胞間相互作用網(wǎng)絡(luò)，發(fā)現(xiàn)了三群癌胚細(xì)胞間具有緊密的細(xì)胞通訊聯(lián)系，并且 POSTN+ CAF 是塑造癌-胚重編程環(huán)境的關(guān)鍵通訊樞紐。并進(jìn)一步使Stereo-seq、RNAscope 及 CosMx 等多種空間測(cè)序和成像手段，證明了這三群癌-胚細(xì)胞間的空間共定位關(guān)系，共同限定在癌-胚巢。

總之，該研究揭示了癌-胚重編程過程對(duì) HCC 患者術(shù)后復(fù)發(fā)及治療耐藥的影響，為 HCC 的分層診療及治療策略的開發(fā)提供了重要的分子靶點(diǎn)。

 

2、神經(jīng)領(lǐng)域研究  

文章題目：Microglia-astrocyte crosstalk in the amyloid plaque niche of an Alzheimer’s disease mouse model, as revealed by spatial transcriptomics

中文題目：空間轉(zhuǎn)錄組學(xué)技術(shù)揭示在阿爾茨海默病小鼠模型淀粉樣斑塊區(qū)域中小膠質(zhì)細(xì)胞-星形膠質(zhì)細(xì)胞的互作機(jī)制

發(fā)表時(shí)間：2024.06

期刊名稱：Cell Reports

影響因子：8.8

實(shí)驗(yàn)平臺(tái)：CosMx SMI、Stereo-seq

文章內(nèi)容：

阿爾茨海默�。ˋD）是一種進(jìn)行性神經(jīng)退行性變，淀粉樣蛋白-β（Aβ）沉積是該疾病的一個(gè)關(guān)鍵的神經(jīng)病理學(xué)標(biāo)志，小膠質(zhì)細(xì)胞和星形膠質(zhì)細(xì)胞的變化與疾病進(jìn)展密切相關(guān)。本研究通過 CosMx SMI聯(lián)合 Stereo-seq空間組學(xué)技術(shù)，研究AD小鼠模型中淀粉樣斑塊區(qū)域中細(xì)胞組成及互作機(jī)制。結(jié)果發(fā)現(xiàn)斑塊區(qū)域以小膠質(zhì)細(xì)胞積累的增加為標(biāo)志，同時(shí)不同斑塊區(qū)域的細(xì)胞組成存在異質(zhì)性。并且隨著斑塊區(qū)域小膠質(zhì)細(xì)胞密度的增加，星形膠質(zhì)細(xì)胞獲得更強(qiáng)的神經(jīng)毒性表型，在誘導(dǎo)海馬神經(jīng)元GABAergic信號(hào)和降低谷氨酸信號(hào)中發(fā)揮關(guān)鍵作用。

總之，本研究發(fā)現(xiàn)海馬斑塊周圍的小膠質(zhì)細(xì)胞的積累破壞了星形細(xì)胞信號(hào)，進(jìn)而導(dǎo)致神經(jīng)元突觸信號(hào)的失衡。

 

 

3、免疫性疾病研究  

文章題目：Single cell spatial transcriptomic profiling of childhood-onset lupus nephritis reveals complex interactions between kidney stroma and infiltrating immune cells

中文題目：?jiǎn)渭?xì)胞空間轉(zhuǎn)錄組分析揭示兒童期發(fā)病的狼瘡腎炎中腎基質(zhì)和浸潤(rùn)免疫細(xì)胞之間復(fù)雜的相互作用

發(fā)表時(shí)間：2023.11

期刊名稱：bioRxiv

實(shí)驗(yàn)平臺(tái)：空間轉(zhuǎn)錄組測(cè)序（NanoString CosMx SMI）

文章內(nèi)容：

患有系統(tǒng)性紅斑狼瘡 (SLE)的兒童 （稱為兒童期狼瘡性腎炎，cLN）患腎臟疾病的風(fēng)險(xiǎn)增加。本研究利用單細(xì)胞分辨率空間轉(zhuǎn)錄組學(xué)技術(shù)（CosMx SMI），生成了來自 8 名 cLN 患者和兩名對(duì)照者的腎組織（> 400,000 個(gè)細(xì)胞）的單細(xì)胞分辨率空間圖譜。分析結(jié)果顯示，不同類型的免疫細(xì)胞定位于 cLN 腎臟的特定區(qū)域，并且基因表達(dá)具有空間異質(zhì)性，為 SLE 的免疫發(fā)病機(jī)制提供新的見解。此外，研究者還確定了空間相關(guān)gene module在炎癥誘導(dǎo)和腎小管間質(zhì)纖維化發(fā)展中的預(yù)測(cè)作用。

總之，單細(xì)胞分辨率空間轉(zhuǎn)錄組學(xué)的應(yīng)用，為cLN發(fā)展機(jī)制提供了新的見解，有利于更有針對(duì)性和個(gè)性化的治療。

 

4、消化系統(tǒng)疾病研究  

文章題目：Macrophage and neutrophil heterogeneity at single-cell spatial resolution in human inflammatory bowel disease

中文題目：在單細(xì)胞空間分辨率下揭示炎癥性腸病中巨噬細(xì)胞和中性粒細(xì)胞的空間異質(zhì)性

發(fā)表時(shí)間：2023.07

期刊名稱：Nature Communications

實(shí)驗(yàn)平臺(tái)：?jiǎn)渭?xì)胞測(cè)序技術(shù)、空間轉(zhuǎn)錄組測(cè)序（CosMx SMI）、多色免疫熒光

文章內(nèi)容：

炎癥性腸�。↖BD）是由免疫介導(dǎo)的慢性胃腸道疾病，分為克羅恩�。–D）和潰瘍性結(jié)腸炎（UC），但這兩種疾病在疾病進(jìn)展和治療反應(yīng)等方面具有顯著異質(zhì)性。目前尚未建立有效的臨床或生物學(xué)特征來解釋和預(yù)測(cè)該現(xiàn)象。本項(xiàng)研究結(jié)合單細(xì)胞RNA測(cè)序（scRNA-seq）和單細(xì)胞空間原位分子成像（CosMx SMI）技術(shù)對(duì)IBD進(jìn)行深入分析。scRNA-seq數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)IBD患者之間最大的差異存在于髓系細(xì)胞，主要包括巨噬細(xì)胞和中性粒細(xì)胞。研究人員進(jìn)一步利用了CosMx SMI單細(xì)胞空間原位分子成像技術(shù)對(duì)每個(gè)巨噬細(xì)胞和中性粒細(xì)胞亞群進(jìn)行精細(xì)的空間定位和單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組表達(dá)檢測(cè)，在組織空間維度全面揭示了巨噬細(xì)胞的多樣性和可塑性，結(jié)果發(fā)現(xiàn)巨噬細(xì)胞和炎性成纖維細(xì)胞參與構(gòu)建了強(qiáng)大的通訊網(wǎng)絡(luò)，闡釋了人類炎性腸病的細(xì)胞復(fù)雜性和導(dǎo)致IBD異質(zhì)性的潛在機(jī)制。

單細(xì)胞空間多組學(xué)檢測(cè)技術(shù)是研究中的重要手段之一，能夠研究細(xì)胞在組織樣品中的相對(duì)位置關(guān)系，用于揭示細(xì)胞空間分布關(guān)系對(duì)疾病的影響，可應(yīng)用于多個(gè)領(lǐng)域的研究，包括腫瘤、神經(jīng)、免疫、消化系統(tǒng)疾病研究以及藥物靶點(diǎn)等。目前新推出的 6,000+ panel，能夠更加全面地對(duì)組織切片進(jìn)行單細(xì)胞和亞細(xì)胞分辨率的原位成像，實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)透徹的生物學(xué)解析。