空间多组学(DSP技术):如何重塑生命科学研究的新维度?
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一、空间多组学研究的背景与意义是什么?

  

近年来,空间转录组技术的突破为生命科学研究带来了革命性的变革。传统组学技术在解析生物样本分子特征时,往往忽略了细胞在组织中的空间位置信息,而这一维度对于理解组织功能、细胞间相互作用及疾病发生机制至关重要。空间多组学技术的出现,使得研究人员能够在保留组织空间结构的前提下,同时获取基因表达和蛋白质分布等多层次信息。

在这一技术领域中,Nanostring公司的GeoMx数字空间分析器(Digital Spatial Profiler, DSP)技术凭借其独特优势脱颖而出。该技术不仅填补了传统空间转录组技术的空白,更通过创新的实验设计和灵活的分析策略,为复杂生物学问题的探索提供了全新解决方案。DSP技术的成熟应用,标志着空间多组学研究进入了新的发展阶段。

  

二、DSP技术的核心原理是什么?

  

DSP技术的核心在于其独特的探针设计和检测机制。该技术使用的探针包含三个关键组成部分:首先是与目标mRNA互补结合的探针序列,其次是包含PCR引物结合位点、UMI序列和探针ID的索引序列,最后是连接这两个序列的紫外光敏连接点。这种精巧的设计使得探针既能够特异性识别目标分子,又能够通过紫外照射释放索引序列进行后续检测。

对于蛋白质检测,DSP技术采用了类似的策略,将抗体与索引序列连接,通过抗体与靶蛋白的特异性结合实现蛋白定量。这种基于探针的检测方法降低了对mRNA完整度的要求,使得该技术能够兼容冰冻包埋和石蜡包埋等多种样本类型,大大扩展了其应用范围。

  

三、DSP技术具有哪些独特优势?

  

DSP技术最显著的特点是其在空间分辨率方面的突破性进展。与传统空间转录组技术相比,DSP允许研究人员根据研究需求自主定义感兴趣区域(ROI),这种高度灵活的区域选择方式使得研究更具针对性。ROI的选择可以基于形态学特征、荧光标记表达或特定空间关系等多种标准,为精确的空间分析提供了可能。

此外,DSP技术实现了真正的空间多组学分析。通过同时检测RNA和蛋白质表达水平,研究人员能够获得更全面的分子信息,从而更深入地理解基因表达调控与蛋白质功能的时空关系。这种多组学整合分析为揭示复杂生物学过程提供了独特视角。

  

四、DSP技术的检测方法有哪些?

  

DSP技术提供两种主要的检测策略:nCounter荧光计数法和NGS测序法。nCounter方法通过荧光信号与索引序列的直接杂交进行定量,无需PCR扩增步骤,有效避免了扩增偏倚,特别适合蛋白质组学研究和靶向基因表达分析。这种方法操作简便、重复性好,但其检测通量相对有限。

NGS测序法则利用高通量测序技术对索引序列进行检测,通过UMI校正和探针ID比对实现精确的基因定量。这种方法具有更高的检测通量,适合全转录组分析,能够发现新的表达特征和调控机制。两种方法的结合使用,使得研究人员能够根据具体研究需求选择最合适的检测策略。

  

五、DSP技术如何与其他空间组学技术互补?

  

在空间组学技术生态系统中,DSP技术与10X Visium等技术形成了良好的互补关系。10X Visium擅长构建全面的空间基因表达图谱,而DSP则在此基础上提供了更高分辨率的靶向分析能力。研究人员可以先用10X Visium进行全景式扫描,再使用DSP对关键区域进行深入解析,这种组合策略极大地提高了研究效率和深度。

与单细胞转录组技术的结合是DSP技术的另一个重要发展方向。单细胞数据可以为DSP分析提供细胞类型特异性标志基因,而DSP则能够验证这些细胞类型在组织中的空间分布模式。这种多层次的技术整合为理解组织结构和功能提供了更全面的视角。六、DSP技术在生物医学研究中有哪些应用?

DSP技术已在多个研究领域展现出巨大价值。在肿瘤生物学研究中,该技术被用于分析肿瘤微环境的异质性,揭示不同区域中免疫细胞与肿瘤细胞的相互作用机制。在神经科学领域,研究人员利用DSP技术绘制脑组织中特定神经回路的分子特征,为理解神经系统功能提供了新见解。

在发育生物学和疾病机制研究中,DSP技术帮助科学家们解析了组织发育过程中的时空动态变化,以及疾病发生发展过程中的分子事件序列。这些研究不仅深化了我们对生命过程的理解,也为疾病诊断和治疗提供了新的生物标志物和靶点。

  

七、DSP技术的未来发展方向如何?

  

随着技术的不断进步,DSP技术正朝着更高通量、更高分辨率和更广泛应用的方向发展。在技术创新方面,提高检测灵敏度和空间分辨率是主要目标,这将使研究人员能够在单细胞水平上进行空间多组学分析。同时,新的探针设计和检测方法的开发也将进一步拓展该技术的应用范围。

在数据分析方面,人工智能和机器学习算法的引入将大大提高空间多组学数据的解析能力。这些技术可以帮助研究人员从复杂的空间数据中提取更有价值的生物学信息,发现新的空间表达模式和组织功能单元。此外,DSP技术与其他组学技术的整合也将推动系统生物学研究进入新的发展阶段。

  

八、空间多组学(DSP 技术)检测服务哪个公司有?

乐备实(LabEx)提供空间多组学检测服务,主要技术是DSP空间组学:

  

技术 / 服务类别 核心内容 应用领域细分 优势亮点
DSP 空间多组学核心技术 结合免疫荧光技术与数字可视化编码技术,实现组织原位多重蛋白 / RNA 靶标检测 1. 肿瘤 / 肿瘤免疫:异质性分型、耐药机制、免疫微环境、免疫治疗预后;
2. 免疫学 / 感染科学:原位免疫反应、分子病理图谱;
3. 神经科学:细胞群分布、神经退行性疾病;
4. 组织疾病:器官异质性、精细病理图谱;
5. 发育生物学:器官发育机制、疾病通路研究
1. 兼容 FFPE 样本,高灵敏度;
2. 灵活圈选 ROI(任意形状 / 大小);
3. 支持靶向蛋白到全转录组分析;
4. 自动化细胞群富集;
5. 提供预验证 Panel 与客制化方案
空间蛋白检测服务 基于 DSP 技术的原位蛋白表达分析,覆盖多通路靶标 1. 免疫调控 / 炎症;
2. 肿瘤 / 免疫研究;
3. 细胞功能研究;
4. T 细胞研究;
5. 信号通路研究
1. 高靶点覆盖度,满足复杂蛋白网络分析;
2. 原位定量,保留空间关联;
3. 支持定制化靶标添加
空间 RNA 检测服务 基于 DSP 技术的原位 RNA 表达谱分析,含全转录组及特定疾病图谱 与 DSP 核心技术应用领域一致,尤其适合基因表达空间异质性分析(如肿瘤微环境中基因表达差异) 1. 全转录组覆盖,无先验知识限制;
2. 疾病特异性图谱(如癌症),针对性强;
3. 多物种兼容(人 / 小鼠 / 犬)
空间多组学数据分析服务 提供标准化与定制化数据分析,辅助结果解读 所有 DSP 技术相关应用领域,为实验结论提供数据支撑 1. 自动化数据分析流程,降低操作门槛;
2. 多维度可视化,直观呈现空间表达差异;
3. 支持定制化分析需求(如特定通路聚焦)

   

乐备实是国内专注于提供高质量蛋白检测以及组学分析服务的实验服务专家,自2018年成立以来,乐备实不断寻求突破,公司的服务技术平台已扩展到单细胞测序、空间多组学、流式检测、超敏电化学发光、Luminex多因子检测、抗体芯片、PCR Array、ELISA、Elispot、PLA蛋白互作、多色免疫组化、DSP空间多组学等30多个,建立起了一套涵盖基因、蛋白、细胞以及组织水平实验的完整检测体系。

   

我们可提供从样本运输、储存管理、样本制备、样本检测到检测数据分析的全流程服务。凭借严格的实验室管理流程、标准化实验室操作、原始数据储存体系以及实验项目管理系统,已经为超过3000家客户单位提供服务,年检测样本超过100万,受到了广大客户的信任与支持。

详见LabEx网站( www.u-labex.com)或来电咨询!
基因水平:PCR Array、RT-PCR、PCR、单细胞测序
蛋白水平:MSD、Luminex、CBA、Elispot、Antibody Array、ELISA、Sengenics
细胞水平:细胞染色、细胞分选、细胞培养、细胞功能
组织水平:空间多组学、多重荧光免疫组化、免疫组化、免疫荧光
数据分析:流式数据分析、组化数据分析、多因子数据分析
联系电话:4001619919
联系邮箱:labex-mkt@u-labex.com
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