Cell子刊：一种高分辨率且低成本的空间转录组学技术

比利时弗兰德生物技术研究院（VIB）和鲁汶大学（KU）的研究人员近日开发出一种名为Nova-ST的空间转录组学技术。这种新技术有望对大的组织切片实现低成本和高分辨率的空间分析。

这篇题为“Nova-ST: Nano-patterned ultra-dense platform for spatial transcriptomics”的论文于8月6日发表在《Cell Reports Methods》杂志上。

VIB人工智能和计算生物学中心Stein Aerts博士领导的研究团队表示：“Nova-ST是在Illumina NovaSeq 6000或X流动槽中运行的开源空间转录组学流程。在小鼠大脑切片上进行的基准测试表明，与现有方法相比，它的灵敏度更高，且成本更低。”

转录组学研究能够获得基因表达信息，但无法了解基因在哪里保持活跃。这限制了我们对复杂生物过程的了解。幸运的是，空间转录组学已成为一种强大的工具，让科学家们能够捕获空间背景。然而，现有的技术往往存在成本高、分辨率有限或兼容性问题。

这些缺点促使Aerts实验室开发出Nova-ST。Nova-ST的核心是对Illumina NovaSeq 6000 S4流动槽进行巧妙改造。之后，他们证明这种改造也适用于NovaSeq X系列的流动槽。这些图案化流动槽的表面布满了以六边形晶格排列的微小纳米孔。

每个纳米孔能够捕获组织样本中特定位置的mRNA分子。这种致密的图案化表面让Nova-ST实现了高的空间分辨率，有望捕获单个细胞的足迹。纳米孔中带有高密度分子索引（HDMI）寡核苷酸，它包含Illumina测序接头、随机空间标识符序列等。

共同通讯作者、VIB单细胞和微流体平台的负责人Suresh Poovathingal博士解释说：“然后，我们利用这些捕获点来捕获mRNA分子，同时保留它们的空间坐标。对这些mRNA分子进行测序，可以发现每个捕获点的基因表达谱。通过拼凑这些信息，我们可以重建整张组织切片上基因活性的详细图谱。”

研究人员表示，新平台具有几个关键优势。首先，它成本低。利用现有的Illumina流动槽，并采用新颖的芯片切割技术，就可以从单个流动槽中制备多块Nova-ST芯片，与现有的方法相比大大降低了成本。其次，致密的图案化表面使得Nova-ST实现了高的空间分辨率，有望捕获单细胞水平的基因表达。

第三，Nova-ST方法与多种组织类型兼容，是研究各种生物系统的多功能工具。此外，它还与NovaSeq X系列的流动槽兼容，表明Nova-ST可以从测序技术的不断进步中获益。

VIB单细胞生物信息学专业组组长Kristofer Davie博士指出：“重要的是，Nova-ST是开源的，让更多研究人员可以使用，并允许进一步定制。我们的工作流程对用户友好，适应性强，确保研究人员可以根据自己的具体需求来定制。”

研究人员表示，Nova-ST的一个潜在限制是它需要使用Illumina NovaSeq测序仪。另一个限制是芯片切割需要一定的设备。抛开这些限制，它是一种易于实施的方法，灵敏度与其他商业化方法相当或更高，并具有成本效益。

“Nova-ST将改变多个领域的研究，从癌症生物学到植物生物学，”Aerts谈道。“通过该平台的开源，我们旨在加强全球科学家的探索和创新能力。”