高质量分析！10x空间转录组新分析思路

展示细胞之间的近距离“交流”

细胞通讯的交流，对于单细胞来讲并不陌生，但是不知道大家有没有考虑过以下问题：（1）细胞之间的交流是不是受到距离远近的影响？（2）对于肿瘤样本，癌变的上皮细胞和正常的上皮细胞，与其他细胞的交流是一样的么？这样的问题运用单细胞技术恐怕我们无法回答，但是空间转录组填补了这一空白。 

图1 细胞之间的局部交流

以上图为例，明显细胞之间的交流具有区域分布特性，细胞之间的距离远近对于交流有很大的影响，癌组织内部的交流明显区别于正常组织，这个角度告诉我们，单细胞笼统的将两种细胞类型，不顾其距离远近而进行的细胞通讯分析，一定程度上是不可取的，无法真正反映组织内部着真实的情况，这是技术上的缺点，无从弥补，但是空间转录组很容易就可以帮助我们解决区域交流的问题。

细胞类型之间的“关系”好不好？

我们都知道组织是一个复杂的统一体，细胞类型之间不可能是割裂的存在，而是相互依存，相互帮助，“手拉手”往前走，但也正如电视剧《大决战》的一句话，汝之蜜糖，彼之砒霜，有些细胞类型的“关系”就是很远，那么，这种关系又当如何得知呢？仅靠单细胞是否可以呢？答案很明显是否定的。

图2 细胞类型的空间分布和定位关系

既然有的细胞类型必须要“手拉手”，那么什么样的微环境让“他们”走到了一起呢？每种细胞类型的区域分布都不可能是随机的，大家都在有条不紊地进行自己的“工作”，那么，“谁”把免疫细胞“叫”过来的？免疫细胞对临近的细胞的关系如何？那又是为什么免疫细胞无法进入肿瘤内部？位置关系知道了，细胞关系的“亲密度”也知道了，那么很多生物学问题，都迎刃而解了。

图3 细胞类型之间的相关性分析

既然细胞类型之间的关系也有“亲疏远近”，那么，是否真的“远亲不如近邻”呢？这个大家可以放飞思路，多多思考。

细胞类型之间的距离关系如何？

既然细胞类型之间的关系“亲疏有别”，那么，“你到底要我离你有多远”？细胞类型之间的距离关系也是一门很深的课题，无论是在发育还是在肿瘤的研究中，都不可避免地导致一些细胞类型的聚集，而另一些细胞类型的逐渐“远去”，那么发育、肿瘤带来的距离变化，这个角度看待问题，会给我们什么启发？

图4 细胞类型之间的空间距离关系 

肿瘤组织总是会很亲近上皮、内皮等组织类型的细胞，而非常“讨厌”免疫细胞过来，甚至形成一道“屏障”，安稳地过“自己的小日子”，但是这样的现象却让组织器官“苦不堪言”，所以组织器官特别希望免疫细胞“靠近”它们，把它们“消灭”，那从空间转录组的角度看，反映出来的就是细胞类型之间的距离关系，这场博弈，能否在治疗后获得改观？恐怕只有空间转录组能够回答这个问题。

共表达模块（WGCNA）是否能给我们更多支撑？

加权基因共表达网络分析 (WGCNA）相信大家都不陌生，其核心在于模块与表型的相互关联，模块内部的基因具有表达的协同性的模块与不同的cluster（细胞类型）甚至subcluster（细胞亚类）相关联，得到的就是高度协调的模块基因集与细胞类型之间的关联性。

图5 模块与细胞类型之间的关联分析

既然模块和细胞类型高度关联，那么，这说明了什么？这是从另外一个侧面表现了细胞类型内部的异质性，如果是多样本整合的关系（比如正常和疾病），同一细胞类型的不同样本关联得到的基因模块列表，就可以得到处理组和对照组关联度高的模块列表，新的角度来看待疾病的发生。那如果模块关联空间位置呢？

高度关联的基因模块在空间上的分布特点要告诉我们什么？正常样本中分析得到的模块在疾病样本中又有怎样的空间分布？为什么正常样本的模块在疾病样本中协同性很低？这些问题，都需要空间转录组来帮助我们解答了。

当然，空间转录组的运用很广，远远不止这些。比如，空间位置上的基因通路“开关”、基因的共定位分析、肿瘤区域内都有哪些细胞类型的分布？是否存在一些细胞类型正在向肿瘤细胞转变？肿瘤的发生是“由点及面”，还是“多点开花，慢慢融合”？癌变的细胞和正常的细胞类型哪些基因发生了CNV事件？这些问题都期待空间转录组来帮助我们找到答案。