在生物醫學研究領域，空間轉錄組學技術已成為揭示細胞組成、空間異質性以及細胞間復雜相互作用的關鍵工具，對探討胚胎發育、神經科學及疾病發生機制等至關重要。然而，該技術在實際應用中受限于成本高昂、視野范圍有限和數據處理通量不足等技術瓶頸。這些限制在構建三維及多時空全轉錄組圖譜時尤為突出。
9月10日，中國科學院動物研究所趙方慶團隊在《自然-遺傳學》（Nature Genetics）上發表了題為Custom microfluidic chip design enables cost-effective three-dimensional spatiotemporal transcriptomics with a wide field of view的研究論文。該團隊開發出高通量、大視野空間轉錄組學新技術——MAGIC-seq。這一技術通過網格化微流控芯片設計，結合碳二亞胺化學和新型空間編碼技術，提升了檢測通量和捕獲面積，降低了成本和批次效應，為大規模三維組織研究及復雜轉錄過程分析提供了新路徑。
MAGIC-seq技術采用網格化微流控芯片設計，優化空間編碼策略，通過多次交叉反應實現了“單組合，多點標記”的布局。該技術可以保持高靈敏度，提高檢測通量，降低芯片制備成本，減少樣本間的批次效應，適合處理大量樣本，確保定量分析的準確性。
該研究提出了“拼接芯片”的創新概念。這一技術通過調整網格間距和運用多輪編碼技術，將多個捕獲網格拼接在一起，從而在不犧牲分辨率的前提下擴展了視野。即便在接近單細胞分辨率下，該技術也能夠實現約3.5 cm2的捕獲面積，超越大多數現有技術的檢測能力。尤其是，MAGIC-seq允許研究人員根據樣品大小和數量自主設計網格的布局，滿足定制化實驗需求。
該研究在多種小鼠組織中廣泛測試了MAGIC-seq。結果顯示，該技術在檢測靈敏度、測序效率和數據一致性方面表現優越。進一步，該團隊在高分辨率下描繪了小鼠從胚胎期到出生后不同發育階段的組織切片，并通過數百張H&E染色切片和近百張基因表達樣本，構建了高質量的發育小鼠大腦三維空間轉錄組圖譜。這種多組織適用性、高通量、分辨率與廣闊視野的結合，使MAGIC-seq在生物學研究中具有應用潛力，為探討復雜生物過程的分子機制提供了數據和工具支持。
研究工作得到國家自然科學基金、國家重點研發計劃及北京市自然科學基金的支持。
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