科学家们开发了一种扩大空间基因组学规模和降低成本的方法

空间转录组学技术为新型生物测量打开了大门，使科学家能够生成基因在组织中表达位置的详细图谱。但大多数方法依赖于昂贵且耗时的成像，需要专门的设备

博德研究所的研究人员开发的一种新方法有望使科学家更容易使用空间转录组学。该方法消除了成像的需要，而是使用计算方法来重建基因表达的空间位置

研究小组表明，通过使用他们的方法，他们可以比以前的方法更快、更便宜地绘制更大的组织切片。他们补充说，更重要的是，新方法不需要专门的设备，可以被世界各地更多的研究人员使用。该研究发表在《自然生物技术》杂志上

“我们的工作将成像转化为分子生物学——只是试管中的一个反应，”该研究的资深作者、Broad的核心研究所成员、哈佛大学干细胞与再生生物学系的助理教授陈飞说。“这意味着任何人都可以使用这种方法，只要他们有算法和一些常见的材料。”

“当生物学家考虑空间位置时，他们可能会认为他们需要用光学显微镜或电子显微镜来观察样本，”胡晨蕾补充道。胡是这项工作的第一作者，也是陈实验室的哈佛大学研究生。“但我们发现，我们可以通过计算来推断物理位置。”

UMAP时代发生在P1小鼠胚胎重建过程中。来源：自然生物技术（2025）。DOI:10.1038/41587-025-02612-0珠粒标测

新发现建立在一种名为Slide-seq的技术之上，该技术由Chen、Broad核心研究所成员Evan Macosko及其同事于2019年开发。该方法生成跨组织基因表达的高分辨率图谱。研究人员首先在载玻片上收集DNA条形码珠子阵列的图像，创建一个参考，告诉每个珠子的位置

接下来，他们将组织切片放在珠子上并溶解，留下组织中的信使RNA与条形码珠子结合。然后，他们将珠子装入测序仪，并使用专门的软件创建整个组织的基因表达图

过去，陈的实验室制作了阵列，并为其他科学家拍摄了图像。他们的显微镜几乎一直在使用。但他们脑海中挥之不去的是，他们可以仅通过测序推断出每个珠子的位置，从而消除了成像的需要

他们认为，如果你知道阵列上每对珠子之间的距离，你就可以重建它们的空间位置——就像你可以通过知道手机与卫星的距离来定位手机一样

当她加入陈的实验室时，胡认为通过测量珠子之间扩散的分子量，可以确定珠子的位置。她和她的同事们构建了一种新型的珠子阵列，其中包含“发射器”和“接收器”珠子，每个珠子都有DNA条形码

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当暴露在紫外线下时，条形码会从发射器珠上裂开，扩散出去，并被接收器珠捕获。靠近发射器的接收器珠在从发射器扩散时将捕获更多的DNA条形码

Slide-seq的测序步骤可以测量这些捕获的条形码的水平，不仅提供有关基因表达的信息，还提供珠子的位置信息。然后，胡使用了一种常用于单细胞分析的算法，称为均匀流形近似和投影（UMAP），来重建珠子在载玻片上的原始位置

当研究人员使用他们的方法和基于图像的Slide-seq分析相同的样本时，他们发现差异很小。在没有时间密集型成像步骤的情况下，陈的团队能够绘制出比以前更大的组织切片的基因表达图谱：长达1.2厘米宽的小鼠胚胎组织区域（之前的图谱仅覆盖了约3毫米）。Chen小组现在正在与Macosko实验室合作，绘制大至7厘米的区域，接近人体整个器官的大小

陈说：“我们不再受限于想象事物需要多长时间。”。“最终，我们想分析整个人类大脑。这是其他技术无法实现的。”