專訪空間轉錄組學技術的探路者——青年科學家彭廣敦

編者按：空間轉錄組學技術是轉錄組學研究領域的新方向，也是研究細胞異質性方面的新方法。該技術通過整合與優化單細胞測序和鐳射顯微切割技術，獲得少量細胞轉錄組資訊的同時可以保留細胞原有位置資訊。為此,生物穀專訪了該技術的主要開發者－中國科學院上海生化細胞所彭廣敦副研究員

生物谷:彭教授您好，非常感謝您此次接受生物穀的邀請來參加“2017多組學研究與臨床轉化前沿論壇”。請問您認為多組學技術在臨床研究方面有哪些應用前景？

回答：謝謝邀請！很榮幸參加這次論壇的交流。

近些年隨著高通量測序、轉錄組、基因組、代謝組以及各種表觀遺傳組等組學技術的發展，現代醫學越來越認識到個性化醫療或精准醫療在獲得最佳的臨床效果上具有重要深遠的意義。許多疾病的發生是多因素的結果，多組學的聯合應用特別適合在複雜系統中厘清出關鍵因素，即能覆蓋到面，也能涉及到點，已經在提高臨床治療品質，降低醫療費用大顯身手，未來必會在臨床研究方面綻放出更為奪目的光彩，在精確篩選藥物適應人群降低耐藥性、尋找新的藥物靶點、提高臨床前診斷的準確率以及發掘新的治療診療手段方面提供新思路、新方法和新成果。

生物穀:您致力於空間轉錄組學技術的開發，

這在目前轉錄組學以及細胞異質性研究方面是一個較為前沿的領域。請問這項技術有哪些優勢？需要用到哪些特別的技術和方法？

回答：基於單細胞的測序技術對於細胞異質性的研究十分關鍵，精准醫療和個性化醫療也由於單細胞技術的帶動而進入一個嶄新的日趨激動人心的時代。然而，目前的單細胞分析方法都會丟失細胞在體內原有的位置資訊，並且在體外進行單細胞捕獲耗時較長，細胞內的分子活動尤其是轉錄組在離體環境下也會發生改變。為了解決這些問題，需要開發空間轉錄組的新技術。借助單細胞測序方法，我們結合冰凍切片和離體組織學分析，建立了基於鐳射顯微切割的空間轉錄組技術（稱為Geo－seq），

實現了在組織上原位捕獲細胞，可以在最少5個細胞的樣本上進行高通量和高解析度的轉錄組分析，具有重複性好，資料品質高、可實現性強等優點。

生物穀:空間轉錄組學技術目前在臨床轉化上進展到了哪一步？

回答：Geo-seq具有很好的可攜性，理論上處理好組織樣品的保存與結構分辨，各種臨床上的樣本都能使用該技術。目前該技術也已成功應用于多項小鼠大腦發育、肝臟腫瘤學以及人精子發育異常等研究中，能夠還原生理、病理狀態下組織和器官層面重要的分子動態特徵，並與臨床醫生已經開展了多項針對臨床腫瘤樣本的合作。

生物穀：是否能透露一下您的團隊接下來的研究計畫，

有哪些新的目標？

回答：目前團隊正在開展基於鐳射顯微切割的表觀遺產組、基因組分析技術。隨著可供橋接的單細胞甲基化組、基因組技術的成功實現，在原位組織細胞上的甲基化、基因組空間分析方案有了方向，但極少量細胞的組蛋白修飾還存在很多技術的難點，需要大量的技術研發。新技術的臨床轉化研究是一個激動人心的領域，目前的免疫細胞治療也具有跟多組學結合起來的潛力，期待更多產學研的合作，結出有益於大眾健康和促進醫療實踐的果實。

彭廣墩副研究員

中國科學院上海生化細胞所

個人簡介：中國科學院上海生化細胞所副研究員。 2009年畢業于中國科學院上海生化細胞所，獲理學博士。加州大學洛杉磯分校系統生物學博士後。主要研究內容為利用多組學方法繪製幹細胞與早期胚胎發育的分子細胞圖譜。近期的工作結合單細胞測序技術與鐳射顯微切割技術，建立了空間位置資訊的轉錄組分析方法，實現了組織的原位RNA-seq（Nature Protocols）；繪製了小鼠著床後胚胎高精度的三維分子圖譜，揭示了多胚層分化與器官發育來源的重要分子調節機制（Developmental Cell）。

演講題目：空間轉錄組測序技術

演講摘要：在複雜的生理、病理條件下研究不同位置區域細胞的異質性，特別是針對腫瘤和幹細胞生物學，發掘具有獨特分子特徵的細胞群落，研究其對信號、藥物和外界刺激的回應差異，闡釋疾病發生的不同階段和狀態，細胞與細胞、細胞與環境的作用，離不開保留空間位置資訊的高通量分析方法。為此，空間轉錄組技術基於鐳射顯微切割與單細胞測序，實現了在組織上原位捕獲細胞並進行轉錄組圖譜繪製，具有高靈敏、高通量以及高可靠性等特點。目前，Geo-seq技術也已成功應用於小鼠大腦發育、肝臟腫瘤學以及人的精子發育異常等研究中，能夠還原生理、病理狀態下組織和器官層面重要的分子動態特徵。

彭廣墩將作為演講嘉賓參加2017年4月21-22日由生物穀主辦的2017多組學與臨床轉化前沿論壇，並作“空間轉錄組測序技術”的報告，歡迎各位老師參加。

會議時間：2017.4.21——22日

會議地點：上海

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揭示了多胚層分化與器官發育來源的重要分子調節機制（Developmental Cell）。