在皮膚病研究中，我們?nèi)绾稳�面揭示�?xì)胞與組織微環(huán)境之間的復(fù)雜互動(dòng)？空間多組學(xué)技術(shù)的興起為這一挑戰(zhàn)提供了新的解決方案。通過(guò)將基因、蛋白質(zhì)等多種生物數(shù)據(jù)與空間信息相結(jié)合，研究人員能夠精確定位和分析不同細(xì)胞在皮膚組織中的動(dòng)態(tài)分布，從而深入了解皮膚病的發(fā)生機(jī)制，探索新的治療策略。

如果你也剛好從事皮膚病學(xué)相關(guān)研究，不妨跟小編一起來(lái)看看這篇綜述，走進(jìn)空間多組學(xué)的世界，揭秘其基本原理及其在皮膚病學(xué)中的突破性應(yīng)用。

 
01 空間多組學(xué)技術(shù)的基礎(chǔ)原理

首先了解一些主要的空間多組學(xué)技術(shù)及其原理：

 
● 空間轉(zhuǎn)錄組學(xué)：

這項(xiàng)技術(shù)可以測(cè)量和定位組織中每個(gè)細(xì)胞的基因表達(dá)模式。例如，10x Genomics的Visium空間基因表達(dá)平臺(tái)通過(guò)在組織切片上標(biāo)記特定位置并測(cè)量局部的RNA表達(dá)來(lái)建立空間表達(dá)圖譜。NanoString的GeoMx DSP利用RNA探針與熒光標(biāo)記結(jié)合，實(shí)現(xiàn)空間分辨的基因表達(dá)分析，并通過(guò)數(shù)字化讀數(shù)提供高靈敏度的轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)。這種技術(shù)在復(fù)雜組織樣本中展示出極高的解析能力，特別適合研究皮膚組織中不同細(xì)胞類型和功能區(qū)的動(dòng)態(tài)變化。MERFISH（Multiplexed Error-Robust Fluorescence In Situ Hybridization）和SeqFISH等方法通過(guò)熒光原位雜交實(shí)現(xiàn)高分辨率的單分子成像，精確描繪每個(gè)細(xì)胞的位置和其表達(dá)的基因。

● 空間蛋白組學(xué)：

利用免疫熒光標(biāo)記、質(zhì)譜成像等技術(shù)繪制蛋白質(zhì)的分布圖。例如，使用質(zhì)譜成像可以同時(shí)檢測(cè)數(shù)百種蛋白質(zhì)，提供高分辨率的空間蛋白組數(shù)據(jù)。NanoString的CosMx SMI可實(shí)現(xiàn)單細(xì)胞分辨率的蛋白和RNA同時(shí)檢測(cè)，幫助揭示細(xì)胞與微環(huán)境的互動(dòng)細(xì)節(jié)。這些技術(shù)在揭示蛋白質(zhì)和細(xì)胞之間的相互作用方面具有重要意義，特別是在皮膚組織中。

● 多組學(xué)數(shù)據(jù)整合：

文獻(xiàn)強(qiáng)調(diào)了結(jié)合轉(zhuǎn)錄組、蛋白組和代謝組等數(shù)據(jù)以生成復(fù)雜的生物學(xué)網(wǎng)絡(luò)的重要性。這些數(shù)據(jù)的整合可以揭示細(xì)胞間的空間相互作用和組織的功能結(jié)構(gòu)，如在組織修復(fù)或免疫應(yīng)答中的關(guān)鍵角色。

02 在皮膚病學(xué)中的具體應(yīng)用

空間多組學(xué)技術(shù)已開(kāi)始在皮膚病學(xué)中顯示其應(yīng)用價(jià)值，文章列舉了一些實(shí)例：

● 炎癥性皮膚�。ㄈ玢y屑病、特應(yīng)性皮炎）：

通過(guò)空間轉(zhuǎn)錄組學(xué)，可以識(shí)別炎癥細(xì)胞的精確位置及其周圍的組織環(huán)境。這有助于理解皮膚屏障功能如何在炎癥過(guò)程中被破壞，以及免疫細(xì)胞如何在炎癥反應(yīng)中招募和激活。這種見(jiàn)解為開(kāi)發(fā)更有針對(duì)性的抗炎治療方法提供了新思路。

● 皮膚腫瘤（如黑色素瘤、鱗狀細(xì)胞癌）：

空間多組學(xué)可以詳細(xì)分析腫瘤微環(huán)境的復(fù)雜性。比如，能夠區(qū)分腫瘤核心與周圍基質(zhì)中不同細(xì)胞群體的基因表達(dá)差異，從而揭示哪些免疫細(xì)胞可能抑制或促進(jìn)腫瘤生長(zhǎng)。這種信息有助于優(yōu)化免疫治療策略，例如調(diào)整T細(xì)胞活性來(lái)增強(qiáng)抗腫瘤效果。

● 傷口愈合和組織再生：

空間多組學(xué)為研究傷口愈合過(guò)程中不同細(xì)胞類型的時(shí)間和空間動(dòng)態(tài)提供了強(qiáng)有力的工具。例如，可以觀察在愈合過(guò)程中的成纖維細(xì)胞遷移和血管再生模式，幫助發(fā)現(xiàn)促進(jìn)愈合的潛在因子或抑制慢性非愈合性傷口的病理機(jī)制。

03 技術(shù)挑戰(zhàn)與未來(lái)展望

文獻(xiàn)指出，盡管空間多組學(xué)技術(shù)潛力巨大，但仍面臨諸多挑戰(zhàn)：

● 數(shù)據(jù)整合和分析復(fù)雜性：

將不同類型的組學(xué)數(shù)據(jù)整合成有意義的生物學(xué)信息需要強(qiáng)大的計(jì)算能力和分析方法。當(dāng)前許多數(shù)據(jù)分析工具尚未完全成熟，尤其是在處理高通量數(shù)據(jù)和從中提取生物學(xué)意義方面仍存在技術(shù)障礙。

● 空間分辨率和數(shù)據(jù)量的平衡：

在追求高分辨率時(shí)，技術(shù)通常會(huì)產(chǎn)生龐大的數(shù)據(jù)量，這給數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和處理帶來(lái)了壓力。未來(lái)的發(fā)展可能需要優(yōu)化分辨率和數(shù)據(jù)處理的效率。

● 臨床轉(zhuǎn)化與標(biāo)準(zhǔn)化：

將空間多組學(xué)研究成果轉(zhuǎn)化為臨床應(yīng)用仍有很長(zhǎng)的路要走，需要在數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化、成本控制和技術(shù)普及方面做更多努力。

總的來(lái)說(shuō)，文章展望了空間多組學(xué)在未來(lái)將如何推動(dòng)皮膚病研究的進(jìn)展，包括更精準(zhǔn)的疾病分類和更有效的個(gè)性化治療。這些技術(shù)還有可能推動(dòng)皮膚病學(xué)在再生醫(yī)學(xué)和新藥開(kāi)發(fā)方面取得突破。

參考文獻(xiàn)：
Jia, Bojing B et al. “Emerging Techniques in Spatial Multiomics: Fundamental Principles and Applications to Dermatology.” The Journal of investigative dermatology, S0022-202X(24)02150-X. 5 Nov. 2024, doi:10.1016/j.jid.2024.09.006