空间组学

空间转录组学(华大Stereo-seq)
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产品介绍

Stereo-seq是华大自主研发的时空转录组技术,该技术基于DNA纳米球(DNA Nano BallDNB)开发,是具有高通量、超高分辨率、大视场的原位全景式技术,可以实现同一样本在组织、细胞、亚细胞、分子“四尺度”同时进行空间转录组分析。该技术通过时空芯片捕获组织中的mRNA,并通过空间条形码(Coordinate IDCID)还原回空间位置,实现组织原位测序,为深入地了解细胞的基因表达及形态与局部环境之间的关系建立强大的研究基础。由于Stereo-seq技术的检测分辨率达到500nm,可对单个细胞及分子信息进行空间定位和检测。

细胞的空间位置就如同宇宙中行星的运行轨迹,对细胞、组织功能具有无可比拟的作用,同时基因表达的位置信息对于理解组织功能和病理变化具有重要的意义。Stereo-seq技术突破了传统技术的限制,能够在亚细胞分辨率下显示细胞空间表达模式,真正实现细胞时空表达全景展现,将生命科学研究带入到时空时代,并可应用于肿瘤研究、免疫研究、发育生物学、脑神经学、病理研究等方面。

 

小鼠大脑的BGI Stereo-seq的检测结果

 

技术原理

BGI Stereo-seq芯片以DNA纳米球(DNB为核心设计基础,芯片表面规则排布数十亿个DNB构成的捕获点,每个捕获点直径约220nm、中心点间距500nm【分辨率500nm可实现纳米级分辨率。每DNB携带独一无二的空间条形码(CID),并链接分子编码(MID)与捕获探针。

 

BGI Stereo-seq芯片设计图


检测流程

样本OCT包埋后,切片贴在Stereo-seq测序芯片上ssDNA染色获后,透化释放mRNA,与探针结合并原位反转录生成带空间条形码CIDMIDcDNA;洗脱cDNA构建测序文库;经华大测序仪测序后将表达数据映射到组织图像,得到空间转录组图谱。

Stereo-seq的检测前提是mRNA3PolyA结构的完整,因此仅能够进行新鲜冰冻的OCT包埋样本的检测【FF样本】。

 

BGI Stereo-seq实验全流程

 

联川生物BGI Stereo-seq技术优势和特点

1.物种的全覆盖

BGI Stereo-seq 依托3' poly(A)特异性捕获机制,无需针对特定物种设计靶向探针,实现了物种的全面覆盖。其不仅适配人、小鼠、大鼠等常规模式生物,更可支持恒河猴、猪、斑马鱼等多种模式生物及稀有物种研究,完美解决跨物种比较、稀有物种分子机制研究等科研痛点,为多物种精细化空间解析提供稳定、高效的技术支撑,助力科研人员突破物种限制,探索更广泛的生命科学研究方向。

 


2.全转录本覆盖检测

BGI Stereo-seq全转录组捕获策略是通过特异性捕获mRNA3端的PolyA序列实现的,可对组织切片内全部mRNA进行高效捕获,并且没有物种上的限制。同时,此检测原理要求样本mRNA3端结构的相对完整仅支持新鲜冰冻样本的检测。基因检出率高、数据稳定性强,能完整还原组织内基因表达全貌,为疾病机制、发育调控、肿瘤异质性等研究提供全面的转录本信息,满足深度挖掘与从头发现的需求。

 

 

3.超高清分辨率的高通量空间转录组技术

BGI Stereo-seq是超分辨率高通量空间转录组技术,分辨率达到纳米水平【500nm在保持高通量、全转录组检测的基础上,实现对组织内精细空间结构的精准解析。它既保留了大规模、全基因组水平的转录本检测能力,又通过高密度阵列大幅提升空间定位精度,可清晰揭示细胞边界、亚区域微环境、细胞邻近关系等细微表达特征,真正实现高通量检测高清空间分辨率的兼顾,为肿瘤异质性、免疫微环境等高精度空间研究提供强有力的技术支撑。

 


4.灵活、多样、准确的细胞分割策略

BGI Stereoseq提供从固定网格聚合到精准单细胞分割的多级、可自由切换的细胞分割方案,可根据研究目标与样本类型灵活选择。既支持Bin20等网格式分箱,快速获得稳定可靠的细胞级表达信息也可通过Cellbin智能细胞分割算法,基于组织成像信息还原每个细胞的空间位置、形态与转录组特征。针对不同类型的组织样本与科研需求,可自由切换分箱尺度与分割策略,在保证高准确性的同时,兼顾分析效率与生物学真实性。

 

小鼠卵巢癌样本【左侧:基于Bin20的细胞分割;右侧:基于CellBin的细胞分割】

 

5.国产化平台的成本优势

BGI Stereo-seq是国产的空间转录组测序平台试剂和测序平台无需依赖国外进口,全链条国产化从源头大幅降低实验成本。依托华大智造DNBSEQ测序平台与自研捕获芯片、建库试剂形成闭环配套,省去进口耗材关税、物流与授权溢价,单样本综合成本显著低于进口平台。