DSP空間多組學研究技術系統性實驗設計指南
一、技術平臺概述
GeoMx® Digital Spatial Profiler (DSP) 技術是一種前沿的空間多組學分析平臺，能夠在完整組織切片中實現對特定感興趣區域（Region of Interest, ROI）的轉錄組與蛋白質組進行高精度、無偏倚的數字化定量。該技術通過將經典的免疫熒光染色與創新的寡核苷酸索引技術相結合，為深入解析組織微環境的空間異質性提供了強大工具。本文旨在系統闡述如何通過六個核心步驟，高效地利用DSP技術開展空間生物學研究。
二、實驗設計六步法
第一步：明確科學問題與空間假設
在啟動實驗前，首要任務是定義一個清晰的“空間問題”。研究者應聚焦于組織特定區域或細胞群體在生理或病理狀態下的空間分布與功能差異。建議通過以下問題進行自我審視以明確研究目標：
研究的核心是驗證一個特定的空間生物學假說，還是旨在探索組織的異質性以發現新現象？
是比較不同樣本（如疾病 vs. 正常）的相同區域，還是在同一樣本內比較不同區域（如腫瘤核心、浸潤邊緣、鄰近基質）？
是否存在特定的關鍵細胞類型，需要解析其在不同組織區域中的分布模式與分子表達特征？
是否以特定的組織病理學特征（如腫瘤浸潤邊界、淀粉樣斑塊等）作為ROI劃分的依據？
示例：探究CD45+免疫細胞在乳腺癌組織不同空間區室（腫瘤核心、腫瘤邊緣、鄰近基質）中的基因表達譜差異。
第二步：確定分析模態——轉錄組、蛋白質組或多組學整合
根據所定義的科學問題，選擇最合適的分析模態。DSP平臺提供靈活的檢測方案：
全轉錄組分析：適用于無偏倚地探索基因表達變化。
蛋白質組分析：適用于驗證已知通路或分析翻譯后修飾。
多組學整合分析：可在單一樣本上同時進行RNA和蛋白質檢測，實現數據關聯與互補驗證。
示例：對人類結直腸癌FFPE組織切片進行空間全轉錄組分析。
第三步：篩選與優化形態學標記物
形態學標記物的選擇是DSP實驗成功的基礎，其作用在于可視化組織結構并指導ROI的精確圈選。一個標準的DSP實驗最多可使用四種熒光標記：
核染料：如SYTO 13，用于標識所有細胞核。
特異性標記物：另外三種通常為針對特定細胞類型或狀態（如免疫細胞、上皮細胞、神經元等）的抗體或探針。平臺提供針對人類或小鼠的腫瘤、神經科學等領域的商業化標記試劑盒。
示例：使用包含CD45（免疫細胞）、PanCK（上皮細胞）和SYTO 13（細胞核）的實體瘤形態學標記試劑盒對結腸癌組織進行染色，從而清晰區分腺瘤區域(PanCK+)與腫瘤微環境(PanCK-)。
第四步：制定ROI圈選策
基于清晰的形態學圖像，需要制定系統性的ROI圈選策略。DSP平臺支持多種策略以適應不同的研究需求：
幾何圈選：根據組織形態學邊界進行劃分。
細胞亞型圈選：基于特定細胞標記物的表達進行圈選。
等高線圈選：用于分析表達水平的梯度變化。
網格分析：用于無偏見的全局掃描。
稀有細胞圈選：針對低豐度細胞群體進行富集分析。
實驗設計建議：
為確保統計效力，每種類型的ROI建議至少設置6個重復。
為保證數據質量與靈敏度，每個用于RNA分析的ROI應至少包含100個細胞，用于蛋白質分析的ROI應至少包含50個細胞。
示例：在乳腺癌切片中，分別對腫瘤內(PanCK+ CD45±)、浸潤邊緣和間質(PanCK- CD45+)的CD45+區域采用幾何圈選策略。
第五步：規劃數據分析與比較框架
在實驗開始前，預先規劃好數據分析中的比較組別至關重要，這有助于優化實驗設計并減少技術誤差。需明確：
哪些ROI組別將進行相互比較（例如，腫瘤核心 vs. 腫瘤邊緣）。
確保進行比較的ROI組在面積、細胞數量和組織類型上具有可比性。
第六步：開展預實驗以優化條件
在開始大規模正式實驗之前，強烈建議進行預實驗。通過小規模測試，可以：
驗證形態學標記物染色的特異性和效果。
確認ROI圈選策略的可行性。
優化實驗流程中的各項參數（如曝光時間、探針濃度等）。
評估數據產出質量，為后續實驗的順利開展奠定堅實基礎。
三、總結與展望
遵循上述六個系統性步驟——從明確空間生物學問題出發，到選擇分析模態、優化形態學標記、制定圈選策略，再到預先規劃數據分析框架并最終通過預實驗驗證——研究者能夠為DSP空間多組學研究構建一個嚴謹、高效的實驗設計。這套方法論不僅確保了實驗技術的順利實施，更保障了最終所獲數據的科學價值與可靠性。
隨著空間生物學領域的飛速發展，DSP技術因其高復用、高靈敏及數字化定量的特點，正日益成為解析組織微環境復雜性、揭示疾病機制及發現生物標志物的核心工具。通過精心的實驗設計和嚴謹的執行，研究者必將能利用這一強大平臺，在腫瘤學、神經科學、免疫學等多個前沿領域取得突破性發現。
四、DSP空間多組學相關技術服務哪里有？
樂備實（LabEx）提供DSP空間多組學相關技術服務
| 技術名稱 | 核心定義 | 基本原理 | 技術優勢 | 應用領域 |
|---|---|---|---|---|
| DSP 空間多組學（GeoMx DSP 技術） | 結合免疫熒光與數字可視化編碼技術，實現組織原位多重蛋白 / RNA 靶標檢測，可解讀組織異質性和復雜免疫微環境的空間組學技術 | 1. 熒光標記抗體 / 探針與定量試劑混合雜交組織切片；
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1. 支持組織原位蛋白與 RNA 同步分析，覆蓋靶向蛋白到全轉錄組；
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1. 腫瘤 / 腫瘤免疫（異質性、耐藥機制、免疫微環境等）；
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樂備實是國內專注于提供高質量蛋白檢測以及組學分析服務的實驗服務專家，自2018年成立以來，樂備實不斷尋求突破，公司的服務技術平臺已擴展到單細胞測序、空間多組學、流式檢測、超敏電化學發光、Luminex多因子檢測、抗體芯片、PCR Array、ELISA、Elispot、PLA蛋白互作、多色免疫組化、DSP空間多組學等30多個，建立起了一套涵蓋基因、蛋白、細胞以及組織水平實驗的完整檢測體系。
