单细胞测序告诉你有哪些细胞，谁来告诉你它们在哪里？
单细胞测序擅长回答“组织里有哪些细胞、这些细胞处于什么转录状态”。但当研究者希望进一步理解这些细胞在组织中如何排列、靠近哪些细胞、是否形成稳定空间生态位时单细胞测序本身就不够了。PCF(CODEX)作为组织原位空间蛋白组学技术能够在保留组织结构的前提下观察蛋白标志物、细胞身份和空间邻近关系。近期《Nature》发表的“Organization of the human intestine at single-cell resolution”这篇肠道组织图谱正是典型案例研究并没有在单细胞测序后再做空间转录组而是通过54抗体PCF(CODEX)空间蛋白成像把细胞图谱带回肠道组织原位。该研究首先利用单核RNA测序和单核ATAC测序解析肠道不同区域的上皮细胞、免疫细胞和基质细胞组成覆盖从十二指肠、空肠、回肠到结肠的多个部位。单细胞层面的数据帮助研究者识别细胞类型、转录调控差异和潜在分化轨迹例如小肠与结肠中上皮细胞亚型、CD8 T细胞、B细胞、浆细胞、成纤维细胞和神经内分泌相关细胞的区域差异。这一步已经回答了“有哪些细胞”和“它们在转录层面有什么不同”。接下来的问题并不是简单地继续寻找更多基因而是要知道这些细胞在真实组织中如何组织起来。文献中的PCF(CODEX)空间蛋白成像通过54个抗体标志物在同一张组织切片上识别细胞类型、蛋白表达和空间位置并构建细胞邻域、社区和组织层级结构。换成PCF研究设计也可以遵循类似思路根据单细胞测序提示的细胞类型和marker设计抗体Panel再在组织原位观察CD8 T细胞是否位于上皮内、浆细胞是否形成富集邻域、Paneth细胞是否与隐窝免疫细胞靠近。这也解释了为什么做完单细胞测序后有些课题可以直接做PCF而不是必须先做空间转录组。空间转录组擅长观察基因表达在哪里发生适合探索未知空间表达区域但如果单细胞测序已经明确了细胞类型和候选marker而课题重点转向“蛋白是否表达”“细胞处于什么组织位置”“是否形成邻域关系”PCF会更直接。肠道这类高度结构化组织中隐窝、绒毛、黏膜、黏膜肌层、固有层和免疫滤泡等结构本身就是关键问题蛋白层的组织原位观察具有很强的解释价值。因此单细胞测序和PCF的关系不是前后重复而是“发现细胞图谱”和“回到组织结构”的衔接。单细胞测序提供细胞清单、转录状态和候选标志物PCF进一步在组织原位确认这些细胞位于哪里、靠近谁、是否组成特定空间生态位。对于肠道、肿瘤、炎症、发育和组织稳态研究来说当研究者已经有较清晰的细胞图谱PCF可以成为承接单细胞结果的直接空间蛋白组学方案。【本文说明】本文仅为科研技术方法介绍不涉及疾病诊断、治疗建议、疗效预测、用药指导或临床决策。文中提及研究发现均来自学术文献相关分析结果需结合更多实验和研究进一步观察与复核不构成任何医疗意见。【参考文献】Hickey JW, Becker WR, Nevins SA, et al. Organization of the human intestine at single-cell resolution.Nature. 2023;619(7970):572-584. doi:10.1038/s41586-023-05915-x
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