单细胞RNA-Seq(scRNA-Seq)，已在单个细胞的水平上发现了肿瘤内基因表达的异质性，液滴微流体和条形码的使用使分析数千个细胞成为可能。在一定程度上来说，scRNA-Seq数据空间信息的缺乏是可以通过计算推断来实现。目前的原位测序技术受限于检测的基因数目，整个转录本的空间维度以及肿瘤微环境在前列腺癌中仍未被探索。

研究思路：

将病人根治性切除后的前列腺癌组织按病理学家的注释做了共计12张切片，合计分析了5910个区域。分别分析了癌症邻近区域空间上转录组异质性，癌症切片与空间表达图谱的一致性，癌症边缘区域与中心区域的基因表达差异，癌症与炎症微环境的空间表达谱和拷贝数的缺失和重复这五个方面，为前列腺癌的发生发展提供了新的视角。

对样本进行因子分析，所得到的因子活性图与组织学的结果一致。PCA可以证明不同区域间有明显分界线。层次聚类分析因子间的相互作用。更终找到了一些区域特异表达的Marker基因。

图1.癌症组织样品的空间表达的异质性。

通过不同切片上的相同细胞类型的比较，发现因子分析与组织学的结果一致。而不同患者之间的比较发现存在广泛的肿瘤异质性。

图2.三张癌组织切片的组织学和共有基因表达因子

图3.肿瘤在中心和边缘上的空间转录组比较

对样品1.2、2.4和3.3的癌中心与边缘区域的通路比较发现，1.2和2.4的癌中心激活的通路主要与细胞代谢相关，边缘区域的激活通路主要与应激、炎症有关。样品3.3的癌边缘区域有更高的代谢水平，癌中心表达更高水平的内吞、吞噬和溶酶体，这些都与清除细胞碎片和死亡细胞有关。

经对12个样品的分析，发现对炎症注释区域两个样品（3.1和4.2）的炎症因子是活跃的。进一步分析发现反应性基质比基质细胞更接近于炎症和癌腺，正常基质与细胞运动和粘附以及雄激素信号和补体系统有关，反应性基质富集了氧化应激和ILK信号。

图4.基质的异质性和反应性基质中炎症微环境

为了补充空间基因表达模式，检测了全基因组测序数据的拷贝数。发现组织学正常的样本中没有一例显示缺失片段的发生率增加。外显子区域每个拷贝数中缺失碱基对出现次数增加的样本会有癌变区域或更大的炎症区域。缺失和重复大多在局部发生，具有缺失或重复的基因主要在组织内的小区域表达。

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