简述
空间单细胞多组学技术通过在组织原位对RNA和蛋白质进行同步检测，突破了传统单细胞测序丢失空间信息的局限。CosMx™空间分子成像仪（SMI）基于循环原位杂交化学与超高分辨率成像技术，实现了在单细胞和亚细胞分辨率下对上万种RNA和数十种蛋白质的原位可视化与精确定量。该技术兼容新鲜冷冻、石蜡包埋、类器官等多种样本类型，在肿瘤微环境解析、细胞间相互作用及生物标志物发现等领域展现出广阔的应用前景。
空间单细胞多组学(CosMx SMI)的技术原理、核心优势与应用场景
2026-09-09 来源:本站 点击次数:31一、CosMx SMI的技术原理与工作流程
CosMx SMI的核心原理基于循环原位杂交化学与自动化显微成像的结合。其工作流程可概括为以下环节：
（一）样本制备与探针杂交
将组织切片（5 μm厚度）固定在标准载玻片上，经过透化处理后，将靶向特定RNA序列的寡核苷酸探针或靶向特定蛋白的寡核苷酸标记抗体与样本共孵育。每个探针或抗体均携带独特的条形码序列，用于后续的分子身份识别。
（二）自动化原位成像与条形码读取
将处理后的样本装载至SMI仪器，首先进行形态学标志物成像以辅助细胞分割和感兴趣区域选择。随后，仪器自动执行多轮报告探针杂交和荧光成像，逐轮读取每个检测分子的条形码信息。每次成像循环后通过紫外光裂解上一轮报告探针，进入下一轮检测。
（三）数据产出与单细胞解析
系统可对每个细胞进行Z轴多层立体扫描，实现三维亚细胞分辨率成像。通过基于细胞边界和细胞核染色的AI辅助分割算法，精确划分每个细胞的边界并将转录本归属至对应的单细胞。最终输出每个单细胞中数千种RNA和蛋白质的表达矩阵。
二、CosMx SMI的核心技术优势
（一）超高检测通量与全转录组覆盖
CosMx SMI平台已完成从1000基因panel到全转录组panel的重大升级。当前版本可同时检测超过18,000种RNA（几乎覆盖全部蛋白编码基因）和超过75种蛋白质，在单细胞分辨率条件下实现了行业领先的检测重数。其中全转录组panel（WTX）的基因覆盖率是1K panel的19倍，但仪器运行时间并未成倍增加。
（二）单细胞与亚细胞分辨率
系统采用高数值孔径（1.1 NA）水浸物镜，成像分辨率可达约120纳米，转录本定位精度优于50纳米，可在亚细胞结构水平（如细胞核、细胞膜、线粒体等）精确显示RNA分子的空间分布。
（三）样本类型的高兼容性
CosMx SMI兼容新鲜冷冻（FF）组织、福尔马林固定石蜡包埋（FFPE）组织、组织芯片（TMA）、类器官及体外培养细胞等多种样本类型。尤其对于RNA质量较低的FFPE样本，通过原位杂交直接计数RNA转录本，无需逆转录和PCR扩增，避免了RNA降解对检测的影响。
（四）同片多组学共检测
CosMx SMI独特的优势在于可在同一张组织切片上同时完成全转录组RNA与多达72种蛋白质的共检测。RNA和蛋白信号来源于同一空间区域和同一细胞，可避免跨切片配准误差，直接关联转录表达与蛋白丰度变化。已推出的蛋白panel涵盖免疫检查点分子（如PD-1、PD-L1）、T细胞活化标志物（CD69、CD25）及信号转导分子（pSTAT1、pAKT）等，适用于免疫治疗机制研究与微环境表型刻画。
三、CosMx SMI的典型应用场景
（一）肿瘤微环境空间图谱构建
在胶质母细胞瘤研究中，研究者整合单细胞转录组和CosMx空间转录组数据，鉴定出四种具有保守特征的"细胞群落"，揭示了特定肿瘤细胞亚群与巨噬细胞或血管细胞的空间共定位关系及其促癌机制。
（二）细胞间通讯与配体-受体互作分析
CosMx SMI支持基于空间邻域的细胞通讯分析，可在真实的组织空间背景下解析细胞间的配体-受体相互作用，为理解肿瘤-免疫、肿瘤-神经互作机制提供空间证据。
（三）生物标志物发现与验证
通过在单细胞分辨率下关联基因表达与形态表型，CosMx平台支持亚细胞定位生物标志物的发现和验证，为药物靶点筛选和伴随诊断开发提供空间维度的分子证据。
四、空间单细胞多组学（CosMx SMI）技术服务哪里有？
乐备实可承接空间单细胞多组学（CosMx SMI）检测及配套数据分析服务，依托成熟的样本制备、探针杂交与自动化成像流程，能够开展组织切片中全转录组RNA与多蛋白同片共检测、单细胞空间图谱绘制、细胞邻域与通讯分析、亚细胞定位标志物发现及与单细胞测序数据的跨平台整合分析等研究工作，为肿瘤微环境机制研究与临床转化提供系统性的数据支撑。
| 货号 | 产品名称 | 指标 |
|---|---|---|
| LXLBH10-1 | 人炎症-10因子检测服务 | IL-1 β/IL-1F2，IL-2，IL-4，IL-6 ,IL-8/CXCL8，IL-10，IL-12 p70，IL-13，TNF-α，IFN-γ |
| LXLBH27-1 | 人细胞因子-27因子检测服务 | G-CSF,GM-CSF,IFN-γ,IL-10,IL-12(p70),IL-13,IL-17A,IL-1β,IL-2,IL-4,IL-5,IL-6,IL-7,IL-8/CXCL8,MCP-1/CCL2,MIP-1β,TNF-α,IL-1Rα,IL-9,IL-15,FGF-basic,Eotaxin/CCL11,IP-10/CXCL10,MIP-1α/CCL3,PDGF-BB,RANTES,VEGF-A |
| LXLBH40-1 | 人趋化因子/细胞因子-40因子检测服务 | 6Ckine/CCL21,BCA-1/CXCL13,CTACK/CCL27,ENA-78/CXCL5,Eotaxin/CCL11,Eotaxin-2/CCL24,Eotaxin-3/CCL26,Fractalkine/CX3CL1,GCP-2/CXCL6,GM-CSF,GRO-α (Gro-a/KC/CXCL1),Gro-β/CXCL2,I-309/CCL1,IFN-γ,IL-1β,IL-2,IL-4,IL-6,IL-8/CXCL8,IL-10,IL-16,IP-10/CXCL10,I-TAC/CXCL11,MCP-1/CCL2,MCP-2/CCL8,MCP-3/CCL7,MCP-4/CCL13,MDC/CCL22,MIF,MIG/CXCL9,MIP-1α/CCL3,MIP-1δ/CCL15,MIP-3α/CCL20,MIP-3β/CCL19,MPIF-1/CCL23,SCYB16/CXCL16,SDF-1α+β/CXCL12,TARC/CCL17,TECK/CCL25,TNF-α |
| LXLTH14-3 | 人免疫肿瘤学检查点-14因子检测服务 | CD27,CD28,CD137/TNFRSF9/4-1BB (4-1BB),GITR,HVEM,BTLA,CD80,CD152/CTLA4,IDO/IDO1,LAG-3,PD-1,PD-L1,PD-L2,TIM-3 |
| LXLTM36-1 | 小鼠细胞因子/趋化因子-36因子检测服务 | GM-CSF,IFN gamma,IL-1 beta,IL-2,IL-4,IL-5,IL-6,IL-12p70,IL-13,IL-18,TNF alpha,IL-9,IL-10,IL-17A (CTLA-8),IL-22,IL-23,IL-27,G-CSF (CSF-3),IFN alpha,IL-3,IL-15/IL-15R,IL-28,IL-31,IL-1 alpha,LIF,ENA-78 (CXCL5),M-CSF,Eotaxin (CCL11),GRO alpha (CXCL1),IP-10 (CXCL10),MCP-1 (CCL2),MCP-3 (CCL7),MIP-1 alpha (CCL3),MIP-1 beta (CCL4),MIP-2,RANTES (CCL5) |
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