空间多组学(GeoMx DSP)技术的原理、特点、实验流程与整合分析策略
2026-09-08 来源:本站 点击次数:53简述
空间多组学技术通过在组织原位对特定区域进行分子谱分析，填补了转录组/蛋白组数据与组织空间结构之间的信息鸿沟。GeoMx数字空间多组学分析平台（DSP）基于紫外光切割探针与索引序列定量策略，实现了对石蜡包埋或冰冻切片中感兴趣区域（ROI）内RNA和蛋白质的同步高通量检测。该技术兼具靶向性强、灵活度高、多组学兼容的特点，尤其适用于对空间转录组图谱中发现的局部差异区域进行深入的分子机制解析。
空间多组学技术通过在组织原位对特定区域进行分子谱分析，填补了转录组/蛋白组数据与组织空间结构之间的信息鸿沟。GeoMx数字空间多组学分析平台（DSP）基于紫外光切割探针与索引序列定量策略，实现了对石蜡包埋或冰冻切片中感兴趣区域（ROI）内RNA和蛋白质的同步高通量检测。该技术兼具靶向性强、灵活度高、多组学兼容的特点，尤其适用于对空间转录组图谱中发现的局部差异区域进行深入的分子机制解析。
一、DSP技术的设计逻辑：靶向、灵活与多组学兼容
与以"全局空间图谱构建"为主要目标的10x Visium空间转录组技术相比，DSP更侧重于在明确的前期信息引导下，对组织中特定区域进行深度、多层次的分子解析。这一技术定位体现在其三个核心特点上。
（一）靶向性：ROI引导的先验分析模式
DSP的数据捕获基于圆形或其他形状的感兴趣区域（ROI）。这些ROI的位置由研究者依据形态学特征或已知标志物表达预先选定。DSP允许在同一张切片上选择多个ROI，并在每个ROI内独立进行后续检测。这种先验性设计使其特别适用于需要聚焦于特定病理结构（如肿瘤边界、免疫浸润区、坏死区域）的研究。
（二）灵活性：多样化的区域选取方式
ROI的形状和范围可灵活调整，不限于规则的圆形或矩形，还可根据荧光标记的阳性和阴性区域进行不规则圈选，或按距离特定结构（如血管、病变灶）的不同距离设置等高线式区域。这种灵活性使得DSP能够精准匹配复杂的组织学格局，尤其适用于微环境内不同功能区带比较的研究设计。
（三）多组学兼容：蛋白与转录组的同步定量
DSP的检测体系支持同一ROI内蛋白和mRNA的双维度同步定量。其探针结构包含三部分：特异性序列（与目标mRNA互补或通过抗体识别蛋白）、索引序列（含UMI和探针ID用于定量和识别）以及UV光敏感连接点，可在紫外照射下断裂并释放索引序列。蛋白检测则通过将特异性序列替换为抗体偶联寡核苷酸来实现。该设计使DSP在同一实验流程中同时产出蛋白丰度和转录组表达数据。
二、DSP的实验流程与信号定量策略
DSP的标准化流程涵盖样本准备、探针杂交、ROI圈选、UV切割与索引序列回收、文库构建与测序等步骤。组织切片经过一抗混合孵育（检测蛋白）和RNA探针混合孵育（检测mRNA）后，利用荧光标记的形态学标志物辅助定位，在DSP仪器上以成像模式进行ROI圈选。在选定ROI后，通过紫外光照射局部区域，使该区域内探针的UV连接点断裂，释放带有所在区域条形码的索引序列。这些索引序列被收集后，可通过两种定量策略进行分析：
（一）nCounter荧光计数
将索引序列与nCounter报告探针直接杂交，通过荧光信号顺序识别对应的基因或蛋白，无需PCR扩增，避免扩增偏好，适合蛋白组定量和靶向明确的少量转录本检测。
（二）NGS测序
将索引序列用于构建高通量测序文库，通过与探针ID库比对和UMI计数完成定量，对基因数量无限制，适合全转录组广谱筛查。两种策略使得DSP在不同研究规模之间具有灵活的适配空间。
三、DSP与10x Visium的功能互补关系
DSP并非空间转录组技术的替代，而是与其形成互补。10x Visium适合在缺乏先验信息时绘制组织的全局基因表达空间图谱（整体视角）；而DSP则适用于在已有图谱或明确病理学证据基础上，对特定功能区域（如肿瘤-免疫界面、三级淋巴结构等）进行靶向性的深度多组学分析。DSP不规则区域选取能力，也补充了Visium圆形采样点的形态局限。两项技术可构成"先全局后局部"的组合分析路径：先以Visium进行空间图谱绘制，再以DSP对关键区域进行深入的蛋白和转录本定量验证。
四、DSP与单细胞转录组测序的整合策略
单细胞转录组测序提供细胞类型特异性标志物基因和功能状态信息，但缺少空间位置信息；DSP提供空间原位表达数据，但ROI内通常包含多种细胞类型。两者整合可实现"单细胞分辨率特征的空间映射"——单细胞数据解析出的细胞亚型标志物，可作为参考用于DSP数据的细胞类型反卷积，估算ROI内各类细胞的相对比例，从而在保留空间位置的前提下间接推测细胞组成。这一整合策略尤其适合解析肿瘤微环境中免疫细胞浸润的空间异质性及不同解剖区域间细胞亚型的分布差异。
五、空间多组学（GeoMx DSP）技术服务哪里有？
乐备实可承接GeoMx DSP空间多组学检测相关服务，依托标准的空间多组学实验流程与配套分析方案，能够开展ROI靶向区域蛋白+转录组同步定量检测、多组学空间表达谱绘制及与单细胞转录组数据联合分析等研究工作，为空间微环境机制研究和临床转化探索提供系统性的数据支撑。
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