2020-09-30
关于空间转录组，通过前面两次软文的了解，速看！高分文章的新阵地——空间转录组，技术入门来啦！(点击查看)，和揭秘空间转录组文章思路（点击查看），我们已经有了一个大概的框架认识，今天我们就从一篇经典的science的针对肌萎缩小鼠和病人的脊髓样本进行空间转录组测序的文章来详细探讨空间转录组的分析思路。
研究背景
肌萎缩性侧索硬化症（ALS）中发生的瘫痪是由于运动神经元变性导致的骨骼肌神经支配失调。运动神经元和神经胶质细胞之间的相互作用导致运动神经元的丧失，但在完整的脊髓组织中驱动这些过程的分子事件的时空顺序仍然知之甚少。本篇文章使用空间转录组学来获得疾病过程中小鼠脊髓以及ALS患者死后组织的基因表达测量值，以表征ALS中潜在的分子机制。并确定通路动力学，在早期的时间点区分小胶质细胞和星形胶质细胞种群之间的区域差异，辨别ALS和人类死后脊髓的鼠模型之间共享的几种转录途径中的扰动。
实验设计
分析流程
基本分析一：获取点阵表达图谱
基本分析二：点阵区域细分
基本分析三：对目标基因的时空表达模式分析
分析表明，TREM2和TYROBP介导的信号传导是小胶质细胞基因表达与疾病相关变化的早期步骤，并揭示了这些变化的时空顺序。
高阶分析：单细胞转录组数据和空间转录组数据联合分析
大脑皮质是ALS关键基因的表达部位，因此，此区域是重点关注部位。此区域中有各种不同类型的细胞，已知胶质细胞与ALS相关。因此，大脑皮质中的胶质细胞，是研究的重点。使用GeneModule分析对单细胞转录组数据和空间转录组数据联合分析，找出关键的gene module。分析发现模块8所包含的通路活动揭示了完整组织中早期胶质细胞激活期间细胞类型内部和细胞之间的信号传导，以及在ALS小鼠模型中维持和扩展反应性表型的机制。模块1中的小胶质细胞，星形胶质细胞和少突胶质细胞表达程序的时空相关性提示晚期ALS动物的神经胶质行为中与轴突病理相关的信号传导机制的协调。
通过以上分析我们可以看出，从空间转录组获得空间表达信息后，文章主要是对单细胞转录组和空间转录组进行联合分析，获得关注的细胞群或者是关注区域的基因模块的情况，从而与疾病的分子机制进行结合，完成了从针对某一感兴趣的基因，通过其空间表达模式筛选到其共表达的基因，研究参与同一生物学过程的未知基因的生物学功能，进一步揭示感兴趣生物学过程的分子机制的整体研究。对于文章的分析，还可以进一步进行思路的拓展：
这样通过整体的一篇文章的解读就可以将有用的信息关联到自己的课题中，从而获得更适合研究目的的设计思路。
派森诺提供空间转录组课题思路设计的个性化服务，如果您想要研究空间表达情况，却对实验课题设计毫无头绪，欢迎及时和我们的销售小伙伴联系，获得更多更专业的建议!
文献索引：
Maniatis S, Äijö T, Vickovic S, Braine C, Kang K, Mollbrink A, Fagegaltier D, Andrusivová Z, Saarenpää S, Saiz-Castro G, Cuevas M, Watters A, Lundeberg J, Bonneau R, Phatnani H. (2019) Spatiotemporal dynamics of molecular pathology in amyotrophic lateral sclerosis. Science 364: 89-93.
