Science：新研究开发出一种基于DNB阵列构建的空间分辨高通量单细胞转录组平台

来源：100医药网 2025-08-26 15:26

单细胞测序技术彻底改变了科学界研究细胞多样性和分子功能的能力。然而，现有方法大多需要在通量、灵敏度以及与不同细胞类型的兼容性之间进行权衡。捕获均匀性的限制，以及对不同细胞尺寸或实验模式的兼容性不足，限制了其在无偏倚细胞检测、原位微环境分析、细胞间相互作用研究以及与空间或多组学检测整合等应用中的效用。

科学家们假设，具有平面结构和纳米级分辨率的高密度DNA纳米球（DNB）图案化阵列，可实现基于原位转录本捕获的单细胞测序策略，而无需区室化封装。这种设计将支持从小细胞到大细胞、细胞外囊泡和微观结构的直接分析。为此，一项新的研究开发了Stereo-cell 一种基于DNB阵列构建的空间分辨高通量单细胞转录组平台。该系统能够可扩展、无偏倚地捕获宽输入范围的细胞，支持高保真转录组分析，同时允许与多重成像和多组学工作流整合。

Stereo-cell准确高效地捕获了多种细胞类型的转录组，每芯片输入细胞数可从200个至近100万个。该平台在不同细胞加载密度下均表现出高重复性和稳健性能，具有一致的转录本检测率和最低的双重体率，其支持基于深度学习的细胞分割和成像驱动的双重体剔除。在使用人外周血单核细胞（PBMCs）的基准测试中，Stereo-cell生成的基因表达谱与成熟液滴法高度匹配，同时恢复的细胞类型比例与流式细胞术参考数据更为一致。

值得注意的是，Stereo-cell从大规模样本中鉴定出罕见群体（如造血和祖细胞）。通过与多重免疫荧光和寡核苷酸条形码抗体整合，实现了mRNA和蛋白质标记的同步分析，揭示了不同的免疫激活状态，并发现了仅靠RNA无法明显的表型多样性。

Stereo-cell进一步实现了培养成纤维细胞的原位分析，捕获了微环境信号、基于独特基因特征和成像数据的细胞外囊泡样结构，以及成纤维细胞对刺激的响应。该技术成功对结构复杂和超大样本（包括小鼠卵母细胞和多核骨骼肌纤维）进行测序，同时以亚细胞分辨率保留了转录本定位。RNA染色验证和空间基因模块分析证实了Stereo-cell解析细胞内转录本结构和微环境组织的能力。

综上所述，Stereo-cell建立了一个具有空间和多模式能力的高通量单细胞转录组学整合框架。该平台克服了现有方法的关键限制，提高了分析细胞间相互作用、微环境和亚细胞基因表达的可扩展性、灵活性和精确度。这些改进凸显了Stereo-cell在多种应用中的广阔潜力。（100yiyao.com）

参考文献：

Sha Liao et al, , Science (2025). DOI: 10.1126/science.adr0475.