什么是样本空间?(举例说明什么是样本空间)

要了解发育和疾病的机制，研究人员需要阐明复杂多细胞组织的结构。组织学和免疫荧光技术揭示了组织形态和生物标志物。空间 RNA 测序 (RNA-seq) 利用新一代测序 (NGS) 的强大功能以空间分辨率分析基因表达1。

空间转录组学实验结合了分子和形态学特征，提供了以前无法获得的组织生物学信息。组织范围的转录组范围分析使真正的探索性科学研究成为可能，并有助于揭示健康和患病状态下细胞之间的空间关系2-7。

今天介绍一种在保留形态学背景的情况下，从组织切片中提取完整转录组的方案：

利用10x Genomics的Visium空间基因表达，将整个组织切片进行转录分析。

使用 NovaSeq™ 6000、NextSeq™ 2000、NextSeq™ 1000 或 NextSeq™ 550 系统对空间 RNA-Seq 文库进行测序。

可视化叠加有基因活性的组织形态，以了解正常组织细胞和变异组织细胞之间的空间关系。

协议概述

典型的空间 RNA-Seq 实验遵循由组织样本制备、成像、文库制备、测序和分析组成的工作流程 (1)。该协议使用 10x Genomics 的 Visium 空间基因表达和成熟的 Illumina 测序技术。从新鲜冷冻或福尔马林固定石蜡包埋 (FFPE) 组织开始，切片并安装在 Visium 载玻片上。使用 Visium 试剂对组织切片进行染色以生成带条形码的、空间感知的全转录组文库。文库在 IllUMIna 生产规模测序系统上测序，例如 NovaSeq™ 6000、NextSeq™ 2000、NextSeq™ 100 或 NextSeq™ 550 系统。使用 Space Ranger 管道 (10x Genomics) 进行数据分析，使用来自 Visium 幻灯片的空间条形码将转录组基因表达结果与组织位置相关联。 Loupe Browser 软件 (10x Genomics) 可以轻松地在组织图像的形态学数据之上可视化和探索空间基因表达数据。

1：空间RNA-Seq实验的工作流程

1）准备组织切片

根据您的样本类型（新鲜冷冻或FFPE）选择合适的切片Visium 空间基因表达协议。 10x Genomics 支持中心网站上提供了用于 Visium 样品制备的演示协议 8-9。

2) 组织切片染色和成像

使用标准技术对安装在 Visium 载玻片上的组织切片进行苏木精-伊红 (H&E) 或免疫荧光染色。使用显微镜对染色的组织切片进行成像。基因表达的成功可视化高度依赖于良好的染色和成像实践 10。

3) 透化组织并构建文库

组织切片成像后，可以使用 Visium 空间基因表达试剂盒捕获新鲜冷冻或 FFPE 组织的转录本。 Visium 空间基因表达载玻片有四个方形区域或捕获区域，每张载玻片最多可运行四个组织切片*。每个捕获区域都有数以千计的条形码位点，包含数百万个捕获寡核苷酸，每个都有一个独特的空间条形码 (2)。

* 在文库制备过程中，每个捕获区域也被赋予一个样本条形码，以便来自不同捕获区域的多个文库可以汇集在一次测序运行中。其他 Visium 幻灯片每张幻灯片有两个或八个捕获区域。

2：Visium空间基因表达幻灯片设计

4）使用Illumina仪器测序

根据空间组学的测序要求，推荐使用NovaSeq ™ 6000，Visium 空间基因表达文库在 NextSeq™ 2000、NextSeq™ 1000 或 NextSeq™ 550 系统上进行测序（表 1）。 iSeq™ 100 系统等小型仪器可用于文库质量控制11。

表 1：Illumina 测序系统上 Visium 空间基因表达分析的样本通量示例

Visium 空间基因表达文库包含标准的 Illumina 双末端结构，两侧是 i5 和 i7 标签，这是 Illumina 流通池结合所必需的（表 2、3）。 Read 1 引物用于对 16 bp 空间条形码和最多 12 bp 分子标记 (UMI) 进行测序。 Read 2 引物用于对 cDNA 进行测序，或用于连接探针和插入片段。在 i5 和 i7 reads12 中对两个 10 bp 样本标签进行了测序。

Visium 文库的推荐测序深度取决于多个因素，包括组织复杂性、组织覆盖率和实验目的。空间基因表达库需要通过双端测序运行进行测序。 （更多详情请下载全文）

表2：Visium空间基因表达库推荐read配置

3：Visium空间基因表达库配置——Visium Spatial Gene表达库包括与 Illumina 测序系统兼容的标准双末端结构。

5) 数据分析和可视化

在 Visium 工作流程中，主要捕获两种数据类型：组织图像和 BCL 或 FASTQ 格式的测序数据。 Space Ranger 分析管道使用这两个数据输入将 Visium 测序数据与图像进行比较。根据相关的空间条形码，将捕获和检测到的每个基因转录物分配到组织图像上的空间位置。数据处理后，您可以使用Loupe Browser可视化软件轻松查询空间基因表达数据的不同视图。 Loupe Browser 允许您调查重要基因、表征和分析簇，以及执行差异表达分析。或者，您可以使用第三方工具进一步处理数据。

数据亮点

空间转录组学分析能够在新鲜冷冻组织 (4)13 或 FFPE 样本 (5) 的组织环境中对基因表达进行高分辨率表征。

4：新鲜冷冻小鼠大脑数据集锦——(A)小鼠大脑冠状切片H&E染色图。 (B) Visium 数据涵盖所有 UMI，用于基于总差异表达基因的转录组范围分析或空间原生位点聚类分析。 (C) 簇 413 中表达水平的基因列表。

5：导管原位癌的 FFPE 乳腺组织数据亮点 - 使用 Visium 空间基因表达在导管原位 FFPE 样本中检查了大约 18,000 个基因全氟聚乙烯。 (A) H&E 染色图像与用于 FFPE 全转录组分析的 Visium 数据叠加，此处显示为 (B) 基因总数和 (C) 基因座聚类分析。 (D) 关键乳腺癌基因的表达水平和空间结构如下所示：ERBB2 (HER2)、孕激素受体 (PGR) 和雌激素受体 (ESR1)14。

专家支持

10x Genomics 和 Illumina 团队通力合作，确保您在对 Visium 空间基因表达文库进行测序时在整个工作流程中得到全面支持。联系 10x Genomics 支持中心 (support@10xgenomics.com) 了解与分析相关的问题，联系 Illumina 支持中心 (techsupport@illumina.com) 了解测序相关问题。这些团队还可以协作解决更复杂的问题。

NovaSeq™ 6000系统

NextSeq™ 1000和NextSeq™ 2000系统

NextSeq™ 550系统

Visium空间基因表达

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参考文献

Ståhl PL、Salmén F、Vickovic S 等。通过空间转录组学对组织切片中的基因表达进行可视化和分析。科学。 2016;353(6294):78- 82.doi:10.1126/science.aaf2403

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10xGenomics.SequencingMetrics&BaseCompositionof Visium Spatial Gene Expression Libraries.support.10xgenomics.com/spatial-gene-expression/sequencing/doc/technical-note-sequencing-metrics-and -visium-spatial-基因表达库的基础组成。 2021 年 6 月 3 日访问。

10xGenomics。可视化组织环境中的基因表达。

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What does it mean about sample space（sample space怎么写）介绍到此结束。