2020-09-30
關于空間轉(zhuan)錄組，通過前面兩次軟(ruan)文(wen)的了解，，和，我們(men)已經有了一個大(da)概(gai)的(de)(de)框架認(ren)識，今天(tian)我們(men)就從(cong)一篇(pian)經典(dian)的(de)(de)science的(de)(de)針對肌(ji)萎(wei)縮小鼠和病人的(de)(de)脊髓樣本進行空(kong)(kong)間轉錄組(zu)(zu)測序(xu)的(de)(de)文章(zhang)來詳細探討空(kong)(kong)間轉錄組(zu)(zu)的(de)(de)分析思(si)路。
研究背景
肌(ji)萎(wei)縮性側(ce)索硬化癥（ALS）中(zhong)發生的(de)(de)(de)癱瘓是(shi)由(you)于運(yun)動(dong)(dong)(dong)神(shen)(shen)經(jing)元(yuan)變性導致(zhi)(zhi)的(de)(de)(de)骨骼肌(ji)神(shen)(shen)經(jing)支配(pei)失調。運(yun)動(dong)(dong)(dong)神(shen)(shen)經(jing)元(yuan)和(he)神(shen)(shen)經(jing)膠質細胞之(zhi)間(jian)的(de)(de)(de)相互作(zuo)用導致(zhi)(zhi)運(yun)動(dong)(dong)(dong)神(shen)(shen)經(jing)元(yuan)的(de)(de)(de)喪失，但(dan)在(zai)完整(zheng)的(de)(de)(de)脊髓(sui)組(zu)(zu)織中(zhong)驅動(dong)(dong)(dong)這些過程的(de)(de)(de)分(fen)子(zi)(zi)事件(jian)的(de)(de)(de)時空順序仍然知之(zhi)甚少。本篇文章(zhang)使用空間(jian)轉錄組(zu)(zu)學(xue)來獲得疾病(bing)過程中(zhong)小鼠(shu)脊髓(sui)以及ALS患(huan)者死(si)后組(zu)(zu)織的(de)(de)(de)基因表(biao)達測(ce)量值，以表(biao)征ALS中(zhong)潛在(zai)的(de)(de)(de)分(fen)子(zi)(zi)機制。并確定通路動(dong)(dong)(dong)力學(xue)，在(zai)早期的(de)(de)(de)時間(jian)點區分(fen)小膠質細胞和(he)星形膠質細胞種群之(zhi)間(jian)的(de)(de)(de)區域差異，辨(bian)別ALS和(he)人類死(si)后脊髓(sui)的(de)(de)(de)鼠(shu)模型之(zhi)間(jian)共享的(de)(de)(de)幾種轉錄途(tu)徑中(zhong)的(de)(de)(de)擾動(dong)(dong)(dong)。
實驗設計
分析流程
基本分析(xi)一(yi)：獲取點陣表(biao)達圖譜
基本(ben)分(fen)析二：點陣區域細分(fen)
基本(ben)分析(xi)三：對目標基因的時空表(biao)達模式分析(xi)
分析表(biao)明，TREM2和(he)TYROBP介導的信號傳導是(shi)小膠質細胞基(ji)因表(biao)達與疾病相關變化的早期步驟，并揭示了這些變化的時空順序。
高階分析：單細(xi)胞(bao)轉錄組(zu)數據和空(kong)間轉錄組(zu)數據聯(lian)合分析
大腦(nao)皮(pi)質(zhi)(zhi)是(shi)(shi)ALS關鍵(jian)基因(yin)(yin)的(de)(de)表達部位(wei)，因(yin)(yin)此(ci)(ci)(ci)，此(ci)(ci)(ci)區(qu)域是(shi)(shi)重點關注部位(wei)。此(ci)(ci)(ci)區(qu)域中(zhong)(zhong)(zhong)有各種不同類(lei)型的(de)(de)細(xi)(xi)胞(bao)，已知(zhi)膠(jiao)質(zhi)(zhi)細(xi)(xi)胞(bao)與(yu)(yu)ALS相關。因(yin)(yin)此(ci)(ci)(ci)，大腦(nao)皮(pi)質(zhi)(zhi)中(zhong)(zhong)(zhong)的(de)(de)膠(jiao)質(zhi)(zhi)細(xi)(xi)胞(bao)，是(shi)(shi)研(yan)究的(de)(de)重點。使用GeneModule分析(xi)對單細(xi)(xi)胞(bao)轉錄組(zu)數據和空(kong)間轉錄組(zu)數據聯合分析(xi)，找(zhao)出關鍵(jian)的(de)(de)gene module。分析(xi)發現模(mo)塊8所(suo)包含的(de)(de)通路活動揭示了完整組(zu)織中(zhong)(zhong)(zhong)早期膠(jiao)質(zhi)(zhi)細(xi)(xi)胞(bao)激活期間細(xi)(xi)胞(bao)類(lei)型內部和細(xi)(xi)胞(bao)之間的(de)(de)信(xin)號傳(chuan)導(dao)，以及在ALS小鼠模(mo)型中(zhong)(zhong)(zhong)維持和擴展反(fan)應(ying)性表型的(de)(de)機(ji)制。模(mo)塊1中(zhong)(zhong)(zhong)的(de)(de)小膠(jiao)質(zhi)(zhi)細(xi)(xi)胞(bao)，星形膠(jiao)質(zhi)(zhi)細(xi)(xi)胞(bao)和少(shao)突(tu)膠(jiao)質(zhi)(zhi)細(xi)(xi)胞(bao)表達程(cheng)序(xu)的(de)(de)時空(kong)相關性提(ti)示晚期ALS動物的(de)(de)神(shen)經(jing)膠(jiao)質(zhi)(zhi)行為中(zhong)(zhong)(zhong)與(yu)(yu)軸突(tu)病理(li)相關的(de)(de)信(xin)號傳(chuan)導(dao)機(ji)制的(de)(de)協調。
通(tong)過以(yi)上分析我(wo)們可以(yi)看出，從(cong)空(kong)間(jian)(jian)轉(zhuan)錄(lu)組獲(huo)得(de)空(kong)間(jian)(jian)表(biao)達(da)信息后(hou)，文章主要(yao)是對單細(xi)胞轉(zhuan)錄(lu)組和空(kong)間(jian)(jian)轉(zhuan)錄(lu)組進行聯(lian)合分析，獲(huo)得(de)關注的(de)細(xi)胞群或者是關注區域的(de)基因(yin)(yin)模(mo)(mo)塊(kuai)的(de)情況，從(cong)而(er)與疾病的(de)分子(zi)(zi)機制進行結合，完成了從(cong)針對某一(yi)(yi)感興趣的(de)基因(yin)(yin)，通(tong)過其空(kong)間(jian)(jian)表(biao)達(da)模(mo)(mo)式篩(shai)選(xuan)到其共表(biao)達(da)的(de)基因(yin)(yin)，研究參與同(tong)一(yi)(yi)生物(wu)學過程的(de)未知(zhi)基因(yin)(yin)的(de)生物(wu)學功能，進一(yi)(yi)步揭(jie)示感興趣生物(wu)學過程的(de)分子(zi)(zi)機制的(de)整體研究。對于文章的(de)分析，還可以(yi)進一(yi)(yi)步進行思(si)路的(de)拓展：
這樣通過整體的(de)一篇文章(zhang)的(de)解讀就可以(yi)將有(you)用的(de)信息(xi)關聯到自己的(de)課(ke)題中，從而獲(huo)得更適(shi)合研(yan)究目的(de)的(de)設計思(si)路。
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文獻索引(yin)：
Maniatis S, ?ij? T, Vickovic S, Braine C, Kang K, Mollbrink A, Fagegaltier D, Andrusivová Z, Saarenp?? S, Saiz-Castro G, Cuevas M, Watters A, Lundeberg J, Bonneau R, Phatnani H. (2019) Spatiotemporal dynamics of molecular pathology in amyotrophic lateral sclerosis. Science 364: 89-93.
