继单细胞测序之后,空间转录组技术已成为下一个热门技术手段,空间转录组技术在系统发育、疾病发生发展、肿瘤精准诊断、病原感染等领域具有广泛的运用前景。目前空间转录组解决方案主要包括以下三种技术方案。由于采取技术原理不同,各类方法在空间分辨率、检测效率、个性化研究、技术成本等方面各有其优缺点。
| 技术原理 | 代表技术及简要原理 | 技术特色 | 亟待提升环节 |
| 基于捕获和NGS | ■ 10XVislum (2016, Science) 空间阵列探针原位捕获+NGS ■ DBIT-seq 2019, Cell) 微流控引入空间Barcode+NGS ■ Slide-seq (2019, Science) 微球阵列测序+原位捕获+NGS ■ Seq-Scope (2021, Cell) 探针阵列测序(illumina平台)+原位捕获+NGS ■ Stereo-seq (2022,Cell) 探针阵列测序(华大CG平台)+原位捕获+NGS |
全转录组捕获 兼容高通量测序(可获3端100bp左右的数据) DBIT-seq可扩展至表观组 |
无单细胞分辨率 原位捕获效率低下(远低于单细胞 DBiIT-seq除外) 批间差异大 |
| 基于序列原位杂交 | ■ MERFISH 2015, Science) 编码探针杂交+多轮超分辨成像+解码纠错+多组学 ■ seqFISH+ (2019, Nature) 编码探针杂交+序列杂交+多轮解码+多组学 |
亚细胞分辨率 灵敏度高(4996-1009%,随检测基因数增加而降低) 多轮纠错 |
靶向组 无法检测SNP 成本高/对成像设备要求高 |
| 基于原位测序 | ■ ISS (2013, Nature Methods) 锁式探针靶向cDNA+原位RCA+原位测序 ■ FISSEQ (2015, Science) CDNA成环+原位RCA+全转录组原位测序(3'端32bp) ■ STARmap (2018, Science) 透明技术+锁式探针靶向RNA+原位RCA+原位测序 ■ EXseq (2021, Science) 适明放大技术+靶向组、全转录组双模式+原位测序 ■ MIP-seq(2022, BioRxiv) 多组学+功能组学+双端原位测序 |
亚细胞分辨率 靶向组、全转录组双模式 灵敏度高 ( 30%-96%,随靶标探针数增加而升高) 可检测突变 |
全转录组捕获模式效率低下 (FISSEQ, 0.0059%) 测序读长短 灵敏度略低于 序列原位杂交 |
鲲羽生物秉承着“助力科学探索、普惠百姓健康”的理念,致力于空间原位单细胞多维组学研究,历经8年开发了一套具有高检测效率、高通量、单细胞、单碱基分辨率的新型多组学原位双端测序技术MiP-Seq,可广泛应用于个体发育、疾病发展机制、肿瘤发生发展、病原感染进程等探究。
MiP-Seq是一种可集成转录组、基因组、蛋白组、小分子、功能组等多维成像的新型空间组学方法。
技术特征:
1、其独特的探针结构可单碱基精度识别目标(位点/序列),具有组织原位高通量识别SNP的能力;
2、相对于传统原位测序技术,新引入的双端测序方法以更短的条形码读长解读到更高通量的目标分子,提高测序效率及准确率,达到真正单细胞分辨率,单碱基灵敏性;
3、与抗体核酸标记、小分子标记、钙成像、拉曼成像等多技术巧妙耦合,可呈现特征显微解剖结构区域多种生物大分子、钙信号、化学指纹图谱的全景图谱;
4、与其他成像技术兼容,能集病理诊断、NGS诊断与FISH分子诊断于一身。
应用场景:解决了单细胞研究方法丢失组织原位信息、且无法实现同一样本同步解读多组学原位信息的困局。进一步将多组学大数据映射到原位表达谱中,将深度解析分子表达谱的空间分布特征,多维揭示不同类型细胞在不同位置及不同状态的运转机制。将助力科学研究及精准诊断,广泛应用于个体发育、疾病发展机制、肿瘤发生发展、病原感染进程等领域。
| MiP-Seq数据主要性能指标 | |||
| 灵敏性 | 56-96% (VS HCR3.0) 显高于单细胞测序与目前商业化空间组学技术平台(10倍以上) | 样本适用性 | 动物/植物/微生物(所有适用于原位杂交样本) |
| 分辨率 | 单细胞、单碱基(共聚焦分辨率/200纳米),显著高于目前商业化的各种空间组学捕获测序技术分辨率 | 数据信息 |
低通量(单细胞分辨率高清图) 中高通量(空间细胞表达谱+空间分析) |
| 检测周期 |
常规样本: |
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| 检测通量 | DNA/RNA/Protein靶向组(定制化) | 成本 |
低通量:单片低于单分子FISH |
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