人体由约40万亿个细胞构成，每个细胞内部存在着成千上万种分子的协同相互作用。为了深入理解复杂的细胞异质性、微环境相互作用及疾病发生发展机制，单细胞测序与空间转录组技术已成为生命科学研究的重要手段。

本次线上学术讲座分享了10x Genomics以《测量生物学，解码复杂性：单细胞与空间多组学最新进展》为主题，深度阐述单细胞高重数蛋白检测、Atera高通量空间原位全转录组技术以及AI驱动的大规模队列研究应用。

重点演讲内容概览

一、单细胞多组学技术的演进与高重数蛋白原位解析

  • Chromium Flex 体系的高通量扩展：采用基于孔板的multiplexing技术，单次实验可混合多达384个样本，每周处理能力可达1亿个细胞，并兼容FFPE及固定血液样本的高效分析。

  • MultiPro Human Discovery Panel (HDP)：配有347种DNA标记抗体，覆盖细胞表面、胞内及核内蛋白（如转录因子、细胞因子及翻译后修饰等）。该技术实现了单细胞水平上RNA与蛋白表达的原位协同检测，避免跨实验推断的误差。

  • 标准化血液样本保存与免疫监控：针对临床血液样本制备瓶颈，结合Streck cfDNA与PAXgene RNA采集方案，实现采集即刻的转录状态冻结，降低应激基因表达波动，保障跨中心大规模免疫监测的细胞亚群比例一致性。

二、Atera亚细胞级高通量空间全转录组平台

  • 高通量与高分辨率兼备：Atera In Situ 平台具备亚细胞级空间分辨率，每年可完成多达800个1 cm²组织切片的全转录组分析。

  • 肿瘤微环境精细图谱构建：基于乳腺导管原位癌（DCIS）样本，Atera 成功鉴定了17万余个细胞，精准区分了基底样与管腔样等肿瘤亚型，定位有丝分裂期细胞（表达NCAPG2、ESPL1等基因），并推断出 11q13 基因扩增等空间遗传变异。

三、AI模型训练与群体单细胞队列研究

  • AI大模型训练数据集构建：10x Genomics标准化数据正被广泛应用于前沿AI模型的建构，如Arc Institute 的3亿细胞CRISPR扰动图谱、CZI的10亿细胞图谱项目，以及Owkin MOSAIC 的7000例肿瘤空间图谱。

  • TenK10K 遗传学解析：由Garvan Institute 领衔的 TenK10K 项目拟分析10,000人的1亿个单细胞，通过同步检测全转录组与染色质开放性（ATAC），在单细胞分辨率下定位顺式调控元件与靶基因，填补GWAS遗传变异与功能效应之间的鸿沟。

四、单细胞与空间生物学的临床转化路径

  • 肿瘤靶点发现与精准用药：通过单细胞与空间转录组联合分析，原位识别HER2、CLDN18.2、TROP2等靶点及肿瘤-基质相互作用，为靶向药物开发与临床用药选择提供数据支持。

  • 自身免疫性疾病的通路动态监测：利用单细胞转录组对患者血液进行纵向追踪，定量评估TNF、IL-6及JAK/STAT等通路活性，指导生物制剂的选择与疗效评估。


讲座信息

主讲人：姜玉海（资深科学技术顾问，10x Genomics）

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素材来源于：10x Genomics