圖 空間轉錄組測序技術Decoder-Seq的示意圖
在國家自然科學基金項目（批準號：21927806）等資助下，廈門大學楊朝勇教授團隊在空間轉錄組測序技術與應用上取得進展，相關研究成果以“解碼測序提高空間轉錄組測序的轉錄本捕獲效率（Decoder-seq enhances mRNA capture efficiency in spatial RNA sequencing）”為題，發表在《自然?生物技術》（Nature Biotechnology）期刊上。論文鏈接：https://www.nature.com/articles/s41587-023-02086-y。
空間轉錄組學技術是描述組織內基因空間表達模式、揭示細胞組成、空間排列和相互作用的有力工具，在器官結構、胚胎發育、神經科學、生命演化、人類疾病等重大問題研究中具有重要應用價值。近年來，基于空間條形碼陣列的測序方法因其可提供無偏好、高通量的空間轉錄組學分析，獲得了研究者們極大的關注，但該技術仍然存在成本昂貴、靈敏度不足、分辨率不高等瓶頸。
該團隊基于微流控輔助的正交編碼策略，在三維（3D）納米基底上生成了高密度空間條形碼的陣列，實現了低成本、高靈敏、高分辨的空間轉錄組學研究。首先，該工作構建了3D樹狀納米基底，將條形碼的修飾密度提高了約一個數量級，進而提高了mRNA捕獲效率。其次，通過設計通道相互垂直的兩種微通道芯片，并通過調節芯片的通道數量和寬度，靈活生成了具有不同捕獲面積及空間分辨率（50、25、15和10 μm）的DNA坐標條形碼點陣。最后，基于正交編碼策略生成的確定性組合條形碼顯著減少了編碼DNA種類，無需解碼步驟，顯著降低了實驗成本。近單細胞分辨率（15 μm）Decoder-seq的靈敏度高達每μm2可檢出40.1個mRNA分子，遠高于其他同類方法，實現了組織單細胞空間圖譜精準繪制。受益于檢測靈敏度的顯著提高，團隊首次發現并證實兩種Olfr基因的層狀分布新規律，揭示了不同亞型腎細胞癌組織微環境空間免疫異質性，鑒定出一組與腎細胞癌臨床分期和預后評估相關的基因集。