在皮膚病研究中，我們?nèi)绾稳�面揭示細胞與組織微環(huán)境之間的復雜互動？空間多組學技術(shù)的興起為這一挑戰(zhàn)提供了新的解決方案。通過將基因、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胞在皮膚組織中的動態(tài)分布，從而深入了解皮膚病的發(fā)生機制，探索新的治療策略。

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

 
01 空間多組學技術(shù)的基礎(chǔ)原理

首先了解一些主要的空間多組學技術(shù)及其原理：

 
● 空間轉(zhuǎn)錄組學：

這項技術(shù)可以測量和定位組織中每個細胞的基因表達模式。例如，10x Genomics的Visium空間基因表達平臺通過在組織切片上標記特定位置并測量局部的RNA表達來建立空間表達圖譜。NanoString的GeoMx DSP利用RNA探針與熒光標記結(jié)合，實現(xiàn)空間分辨的基因表達分析，并通過數(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胞類型和功能區(qū)的動態(tài)變化。MERFISH（Multiplexed Error-Robust Fluorescence In Situ Hybridization）和SeqFISH等方法通過熒光原位雜交實現(xiàn)高分辨率的單分子成像，精確描繪每個細胞的位置和其表達的基因。

● 空間蛋白組學：

利用免疫熒光標記、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)譜成像可以同時檢測數(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可實現(xiàn)單細胞分辨率的蛋白和RNA同時檢測，幫助揭示細胞與微環(huán)境的互動細節(jié)。這些技術(shù)在揭示蛋白質(zhì)和細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。

● 多組學數(shù)據(jù)整合：

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

02 在皮膚病學中的具體應(yīng)用

空間多組學技術(shù)已開始在皮膚病學中顯示其應(yīng)用價值，文章列舉了一些實例：

● 炎癥性皮膚�。ㄈ玢y屑病、特應(yīng)性皮炎）：

通過空間轉(zhuǎn)錄組學，可以識別炎癥細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程中被破壞，以及免疫細胞如何在炎癥反應(yīng)中招募和激活。這種見解為開發(fā)更有針對性的抗炎治療方法提供了新思路。

● 皮膚腫瘤（如黑色素瘤、鱗狀細胞癌）：

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

● 傷口愈合和組織再生：

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

03 技術(shù)挑戰(zhàn)與未來展望

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

● 數(shù)據(jù)整合和分析復雜性：

將不同類型的組學數(shù)據(jù)整合成有意義的生物學信息需要強大的計算能力和分析方法。當前許多數(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，技術(shù)通常會產(chǎn)生龐大的數(shù)據(jù)量，這給數(shù)據(jù)存儲和處理帶來了壓力。未來的發(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)化與標準化：

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

總的來說，文章展望了空間多組學在未來將如何推動皮膚病研究的進展，包括更精準的疾病分類和更有效的個性化治療。這些技術(shù)還有可能推動皮膚病學在再生醫(yī)學和新藥開發(fā)方面取得突破。

參考文獻：
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