腫瘤微環境(TME)作為癌癥發展的核心驅動力,其復雜的細胞組成和空間異質性一直是癌癥研究的難點。傳統方法難以捕捉細胞間的時空互作動態,而空間多組學技術的興起為解決這一挑戰提供了革命性工具。這些技術不僅能解析細胞類型和基因表達的精細圖譜,還能揭示腫瘤發展中的關鍵信號通路,為新治療策略的開發奠定基礎。在本文中,我們分享了一種系統性的研究思路,旨在通過整合單細胞轉錄組測序和空間轉錄組學技術(如CosMx SMI),全面解析腫瘤微環境的特征。該思路不僅聚焦于細胞類型的鑒定和功能分析,還通過空間鄰域和互作分析,動態描繪腫瘤微環境的演變規律。
研究思路
研究思路詳解
為了解析腫瘤微環境特征,需要獲得腫瘤組織中細胞類型和基因表達的詳細表達水平和空間分布規律。因此,首先使用單細胞轉錄組測序,詳細解析腫瘤組織的細胞類型組成。并將其作為參考用于空間轉錄組細胞注釋。隨后,基于CNV算法鑒定惡性細胞,并通過信號通路分析等方法確認各細胞類型在腫瘤發展中發揮的功能,篩選影響腫瘤發展的關鍵細胞類型(下稱為細胞類型A)。
圖1 單細胞轉錄組注釋結果示例
圖2 空間鄰域分析結果示例,以細胞膜為基準,定義0-5μm、5-15μm、15-25μm、25-35μm和35-45μm的環形鄰域,比較不同距離區間內細胞類型的分布(豐度)差異,并評估其比例是否隨與中心細胞距離的增加而變化。
圖3 空間細胞互作分析結果示例
圖4 研究方案