空間組學技術能夠獲取組織切片上不同位置細胞中的轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)，解析轉(zhuǎn)錄本在組織的不同空間位置的表達特征。自從空間轉(zhuǎn)錄組學技術（Spatial Transcriptomics）榮獲 Nature Methods 2020 年 “年度技術” 之后，其研究熱度與日俱增，發(fā)表的文章更是呈爆發(fā)式增長。此外，隨著研究熱度的持續(xù)高漲，針對空間組學研究的新技術，新儀器近年來也在不斷推陳出新，這進一步促進了研究發(fā)展。2023年空間組學再獲殊榮，成為《World Economic Forum》評選出的目前最有潛力、對世界產(chǎn)生積極影響的十大技術之一。
 

目前10x Genomics的Visium技術是較為主流的商業(yè)化空間轉(zhuǎn)錄組技術，其發(fā)文量也最多。Visium結合顯微成像和測序技術在獲得基因表達數(shù)據(jù)的同時最大程度的保留樣本的空間位置信息。伯豪生物基于Visium技術已領先推出了可滿足幾乎所有物種的新鮮冷凍組織（FF）、人和小鼠的石蠟包埋組織（FFPE）的空間轉(zhuǎn)錄組全面解決方案。隨著項目經(jīng)驗的積累，目前已經(jīng)為廣大科研工作者提供了數(shù)千例包含各種組織類型的FF和FFPE樣本的空轉(zhuǎn)技術服務。
 

Visium技術的局限性在于檢測分辨率不是真正意義上的單細胞水平，而是檢測芯片上每個spot（55um）中的基因表達信息（每個spot大約捕獲5-10個細胞）。需求是創(chuàng)新的根本動力，伯豪生物持續(xù)關注最新科研動態(tài)及前沿技術進展，近日重磅推出空間組學研究最新解決方案——Xenium亞細胞空間原位分析技術！與Visium相比，該技術極大地提高了空間上的分辨率，能夠原位捕獲RNA及蛋白分子在單細胞/亞細胞水平的的表達信息。下面小編將對這一技術做詳細介紹。
 

Xenium 原位分析技術不需要NGS測序，而是直接通過多輪熒光成像的方式，可以在新鮮冷凍（FF）組織或福爾馬林固定石蠟包埋（FFPE）組織樣本中，以單細胞/亞細胞分辨率，對數(shù)百個RNA靶點進行高靈敏度、高特異性檢測，實現(xiàn)在亞細胞分辨率水平檢測靶基因在組織原位中的表達。針對不同組織類型和研究方向，可靈活定制需要檢測的靶向基因（Panel）。目前Xenium可以靶向檢測的基因數(shù)目為300~500，在未來，Xenium將實現(xiàn)1000個靶向基因（甚至更高）的檢測，并且還將會兼容組織原位蛋白質(zhì)的檢測。
 

Xenium 采用掛鎖式探針，探針由兩端基因特異性序列結構和中部熒光探針特異性雜交位點構成。探針與組織樣本原位RNA雜交過程中，僅當兩端特異性序列精確匹配形成掛鎖結構，方可連接成環(huán)進行滾環(huán)擴增，形成帶有高密度熒光探針特異性序列團。再通過多輪熒光探針雜交成像，形成原位熒光信號序列，解碼熒光序列即可獲得該位置所屬基因。不同基因探針濃度會根據(jù)表達量微調(diào)，使靶基因檢測具有較好的靈敏度和特異性。
 

首先將FF或FFPE組織切片放置在Xenium的載玻片上，然后對組織切片進行透化或脫蠟/解交聯(lián)等處理，接下來用可環(huán)化的DNA探針與顯露的RNA進行雜交。由于獨特的探針結構，雜交探針連接到目標RNA片段后形成環(huán)狀DNA探針，后續(xù)可進行滾環(huán)擴增，增加拷貝數(shù)。接著將載玻片放入Xenium分析儀中，樣本在其中經(jīng)過連續(xù)幾輪的熒光探針雜交、成像和去除，產(chǎn)生明亮、易于成像且高信噪比的信號。下一步生成每個基因特異性的熒光特征條碼，實現(xiàn)目標基因的定位和識別。最后，使用細胞核和細胞形態(tài)信息來鑒定組織切片上的細胞邊界，并將細胞邊界信息映射到RNA表達圖像上，根據(jù)位置坐標將轉(zhuǎn)錄本分配給每個細胞，從而構建出整張組織切片上亞細胞水平的空間圖譜。
 

高靈敏性、高特異性：獨特的掛鎖式探針設計，增強了檢測的靈敏性和特異性。

高分辨率：結合原位顯微成像的檢測方法，實現(xiàn)亞細胞水平的原位基因表達分析，大大提高了空間組學分辨率。

高通量：Xenium載玻片的成像區(qū)域大小為12mm x 24mm，一次上機可并行檢測兩張玻片；滿足橫截面較大組織研究需求的同時，也可以在一張玻片上檢測多張組織切片；目前每張切片可完成數(shù)百個靶基因的分析，后期將可實現(xiàn)1000個靶基因的檢測。

高靈活性：多種預制Panel可選，也可添加定制多達100個靶基因，滿足特定研究的個性化需求。

高樣本兼容性：能夠識別短或高度降解的轉(zhuǎn)錄本，可兼容新鮮冷凍樣本(FF)，福爾馬林固定石蠟包埋樣本(FFPE)及組織矩陣樣品(TMA)等各類常見臨床轉(zhuǎn)化樣品類型。

非破壞性：Xenium的非破壞性分析能夠在運行后保持組織形態(tài)完整性，可在同一張新鮮冷凍或FFPE切片上獲得RNA、IF和形態(tài)學（H&E）信息，與組織病理學研究無縫整合。

總之，有了Xenium技術，研究人員就可以利用Xenium技術，以單分子亞細胞分辨率來解析較大的組織區(qū)域中關注的數(shù)百個靶基因的空間定位及表達特征。
 

▪ Visium是結合顯微成像和測序技術，不需要先驗知識可以進行無偏的轉(zhuǎn)錄本檢測；Xenium不再依賴測序平臺，直接通過原位顯微成像技術檢測靶RNA的信息。

▪ Visium 的空間分辨率是55微米，不能達到單細胞的水平；Xenium 的光學分辨率是 0.2 微米，它的分辨率可以精確到單個細胞水平，甚至可以精確到亞細胞結構。

▪ Visium 與Xenium都能夠?qū)π迈r冷凍組織（FF）和石蠟包埋組織（FFPE）樣本進行檢測。Visium檢測整張切片的全轉(zhuǎn)錄組，一次能檢測到上萬個基因，而Xenium是靶向檢測，目前只能檢測數(shù)百個靶基因。

▪ Visium 與Xenium都可以獨立使用，但是強烈推薦這兩種技術與單細胞測序技術聯(lián)合，以獲取更高分辨率和通量的數(shù)據(jù)，實現(xiàn)單細胞水平的空間組學研究，這樣可以精準分析細胞間互作及分子調(diào)控機制。