2023 年 6 月 Rong Fan 教授团队在Nat Rev Mol Cell Biol （IF = 112.7）上发表文章「The technological landscape and applications of single-cell multi-omics」，文章综述了当前单细胞多组学技术在过去十年中的发展和不足。传统的单细胞多组学方法需要将细胞从组织中分离出来，该过程中会丢失细胞内部与细胞之间的相关信息，而单细胞测序结合空间组学突破了以往的技术限制，能够获取组织中细胞之间的相互作用，实现在单个细胞和亚细胞水平上解析 RNA、DNA 和蛋白质的空间分布，帮助研究者深入了解细胞组织结构和功能。
目前单细胞空间组学已广泛应用于癌症、疾病机制、神经退行性疾病、抗肿瘤药物研发以及精准医疗等前沿研究领域。如何将单细胞组学技术与自己的课题有效结合，却是大家需要面对的最大难题。3 月 22 日（周五） 14:00～16:00，NanoString 特邀西北大学及维克森林大学专家带来「单细胞空间原位技术前沿应用研讨会」，分享最新技术进展、研究方案及在 IBD 、神经和细胞衰老等方面的应用，满足大家项目设计和研究需求。
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会议日程
NanoString 作为创新技术的实践者和先行者，旗下 CosMx 技术自发布一年多以来，已经协助全球研究者在细胞谱系追踪、组织特异性和细胞特异性图谱生成、肿瘤免疫学和癌症遗传学等领域发文 50 多篇。除本期直播外，特别为大家精选 2 篇进行解读，手把手教大家技术应用思路，下滑文章即可开启学习！
2023 年至今，NanoString 大事记
精选文献解读
【文章一】Nature Cancer上海市免疫学研究所团队揭示「癌-胚」重编程对肝细胞癌复发和免疫治疗响应的影响
2024 年 1 月，上海市免疫学研究所 Florent Ginhoux 研究团队联合澳大利亚科廷大学 Ankur Sharma 团队及新加坡国家癌症中心 Pierce Chow 团队在Nature Cancer杂志在线发表题为「Presence of onco-fetal neighborhoods in hepatocellular carcinoma is associated with relapse and response to immunotherapy」的研究论文。该研究利用包括 CosMx 单细胞空间原位分子技术在内的多种前沿工具，对获得的多组学数据整合分析，系统揭示了「癌-胚」重编程过程在肝细胞癌（HCC）复发及抵抗免疫治疗过程中的重要作用，为研究肝癌复发及其免疫逃逸机制提供了全新的视角。
「癌-胚」重编程（Onco-fetal reprogramming）是指在肿瘤发展过程中，肿瘤微环境中的某些细胞类群可以表现出与胎儿发育时类似的特征和功能。2020 年, 澳大利亚科廷大学 Ankur Sharma 教授在Cell上发文[1]，首次证明了肝细胞癌（HCC）的肿瘤微环境表现出了与胎肝发育过程相似的免疫抑制特征：包括胎儿相关 PLVAP+ 内皮细胞（EC）和胚胎样 FOLR2+ 肿瘤相关巨噬细胞（TAM）的出现，并证明了「癌-胚」细胞群与 Treg 细胞间存在共定位关系。为了进一步探究「癌-胚」重编程过程中的细胞作用机制及功能，本项研究系统性地描绘了 HCC 肿瘤相关成纤维细胞（CAF）图谱及胎肝成纤维细胞图谱，并从中鉴定出了具有「癌-胚」特征的 CAF 细胞。研究人员进一步对「癌-胚」细胞类群间的细胞通讯关系进行了生物信息学分析，并利用包括 CosMx 等空间转录组学对「癌-胚」细胞类群的空间共定位进行了验证，最终揭示了「癌-胚」重编程过程与肿瘤复发及免疫治疗响应情况之间的关系（图 1）。
图 1 研究流程图
研究人员使用 CellChat 等多种算法构建了 HCC 肿瘤微环境的细胞间相互作用网络，发现 POSTN + CAF、FOLR2 + TAM 和 PLVAP + EC 这三群癌胚细胞间具有紧密的细胞通讯联系。研究指出 POSTN + CAF 是塑造「癌-胚」重编程环境的关键通讯枢纽。具体来说，POSTN + CAF 可以通过分泌 CXCL12、CXCL16 和 IL34 等多种分子，作用于其它的「癌-胚」细胞类群，调控其发育和招募过程。在进一步的研究中，研究团队使用了包括 Stereo-seq、RNAscope 及 CosMx（图 2）在内的多种空间测序和成像手段，证明了这三群「癌-胚」细胞间的空间共定位关系和 HCC 肿瘤内「癌-胚」巢（onco-fetal niche）的存在，表明「癌-胚」重编程过程是一个有着空间组织性的系统，揭示了「癌-胚」重编程过程对 HCC 患者术后复发及治疗耐药的影响，为 HCC 的分层诊疗及开发新的免疫治疗策略提供了重要的分子靶点（图 3）。
图 2 CosMx 实验
图 3 文章结果总结
【文章二】Nature Medicine全面的「泛癌 T 细胞」图谱，空间多组学技术助力揭秘肿瘤微环境新细节
2023 年 5 月，德克萨斯大学 MD 安德森癌症中心王淩华博士和她的团队在Nature Medicine期刊发表了题为：Pan-cancer T cell atlas links a cellularstress response state to immunotherapy resistance的研究论文。该研究对 T 细胞在复杂的肿瘤微环境中的转录组状态的多样性以及在免疫治疗中的潜在的作用提供了更深入的了解，为理解癌症免疫治疗的耐药性带来了新的视角。
肿瘤浸润 T 细胞（TIL）是肿瘤免疫微环境（TIME）的重要组成部分，并在各种情况下显示出抗癌功效，例如 CAR-T 细胞疗法、TIL 疗法和免疫检查点阻断疗法。然而，TIL 在表型和功能上极具多样性，它们在免疫微环境中的表型特征和细胞成分组成和抗癌治疗的有效性和潜在的副作用密切相关。随着以T细胞为主导的或联合疗法迅速扩展到用于治疗不同类型的癌症，并产生不同的治疗反应，全面了解肿瘤浸润T细胞（TIL）生物学对于有效地对患者进行分类和推进开发新的治疗方案至关重要。
本研究发现肿瘤微环境中存在的 T 细胞应激反应状态（T cell stress response state，TSTR）。在以往的单细胞研究中，这类 T 细胞经常被忽视或者被视为与组织分离过程相关的人工产物。然而，在这项研究中，借助大规模的可用数据，研究团队将这些细胞识别为一个独特的群体，与其他 CD4+ 或 CD8 + T 细胞亚群有明显区别，并通过包括CosMx 单细胞空间原位分子成像技术在内的多种空间分析方法确认了它们在原位组织中的存在（图 4）。
图 4 利用 CosMx 检测 NSCLC 和 HCC 样本中肿瘤浸润 T 细胞中 HSPA1A 和 HSPA1B 的原位表达
可以将 TSTR 细胞视为一群「筋疲力尽」的 T 细胞，就像生活压力过大的人工作效率可能会下降一样，TSTR 细胞似乎在对抗癌症的任务中表现得「力不从心」。虽然 TSTR 细胞和已耗竭的 T 细胞（exhausted T cells）在肿瘤微环境中都可能功能受损，但 TSTR 细胞似乎遵循了一条与耗竭 T 细胞路径不同的独特的分化途径。TSTR 细胞可在各种癌症类型的肿瘤微环境中原位检测到，主要是在淋巴细胞聚集物或肿瘤床或周围肿瘤边缘潜在的三级淋巴样结构中。
TSTR 细胞以热休克基因的高表达为特征。在免疫检查点阻断治疗后，CD4+ 和 CD8 + T 细胞中热休克基因的表达显著提高，特别是在治疗无反应的患者中。这意味着 TSTR 细胞可能在免疫治疗抵抗中起到了重要作用。TSTR 细胞状态在多种不同的肿瘤中的发现为我们对复杂癌症生物学的理解增加了一个新的维度，并为未来的治疗方法提供了一个潜在的靶标。
结 语
拨开商业上的博弈，充分的市场竞争对于全球的研究人员和科学发展都是利大于弊。在日新月异的前沿科学技术领域，稳定创新的技术能力和优质可靠的数据表现对任何一家生物科技公司都是立足的核心。NanoString 依托超过 20 年的研发经验和原研技术基础，高效专注技术研发创新和优化打磨来占据更大的市场优势，虽不是一条捷径，但却是长久稳步发展的保证。
多元化的竞争环境，也给研究人员更充分的时间和更公允的视角来观察不同技术的发展步伐和真实的应用拓展及表现，进而来帮助评估和选择更适合自己研究项目的技术平台。
内容策划：邹礼平
内容审核：朱卿
题图来源：图虫创意
参考文献
[1] 1.Sharma, A., et al. (2020). "Onco-fetal Reprogramming of Endothelial Cells Drives Immunosuppressive Macrophages in Hepatocellular Carcinoma." Cell 183(2): 377-394 e321.
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