Katy Tudor博士访谈：Wellcome Sanger研究所如何建立空间基因组学平台？

本文重点介绍了Wellcome Sanger研究所的研究人员如何组建一支专门的空间转录组学团队。了解他们如何运用专业知识提升通量并降低成本，以及10x Genomics如何助力将空间转录组学轻松融入他们的工作。

从20世纪90年代初的人类基因组计划，到近期的人类细胞图谱计划等项目，Wellcome Sanger研究所始终在开创性研究中发挥重要作用，致力于了解遗传学如何影响健康和疾病。如今，他们正将一种强大的新方法纳入研究工具箱，这就是空间转录组学。

Katy Tudor博士是Wellcome Sanger研究所的一名技术专家，也是空间基因组学平台（SGP）的核心成员之一，她与研究所内的各个团队紧密合作，在协调这些计划中发挥核心作用。SGP团队与同事们携手，致力于通过采用前沿的空间转录组学技术来提升通量。他们在10x Genomics巴黎核心用户峰会上展示了近期的研究进展，而Tudor博士受邀介绍团队的研究成果。会后她欣然接受采访，分享了团队的当前研究和未来方向。

Wellcome Sanger研究所空间基因组学平台的技术专家Katy Tudor博士

欢迎阅读本文，了解Tudor博士及其团队如何在核心实验室中使用这些工具，如何借助这些技术扩大规模，以及他们采用了哪些新方法来提升空间技术的通量并减低成本。

请您介绍一下目前的工作

作为核心实验室，我们实验室主要支持各类研究型项目（不涉及到诊断）。其中许多项目源于大规模计划，比如旨在构建人类所有细胞类型的完整生物图谱的人类细胞图谱计划。我们逐渐成为Wellcome Sanger研究所的空间基因组学专家，与所内的各个团队紧密合作。这一转型得益于细胞基因组学教研计划的大力支持与协作，该计划发挥重要作用，帮助我们成为Sanger研究所内专门的空间基因组学平台。我们携手推动前沿的空间转录组学技术在各类生物学问题和项目中的应用。

我们最近的一个项目是与Josie Bryant博士的团队合作，在Visium和Xenium平台上利用细菌内标（spike-in）研究囊性纤维化患者。研究效果很好，这得益于利用Visium CytAssist分析定制化内标以及在Xenium平台上进行Visium后的运行。这两个工作流程完美配合，数据质量令人满意。

我们参与的另一个重大项目是与Wellcome Sanger研究所的Muzz Haniffa教授团队合作。他们正在开展英国最大规模的研究，对重度湿疹患者接受生物制剂和口服疗法后皮肤的治疗应答进行监测。他们测试了Xenium v1和Xenium Prime 5K两种分析，使用或未使用多模态细胞分割，以确定哪种基因组合最符合他们的需求。我们还参与了Omer Bayraktar博士的胶质母细胞瘤研究工作，这项工作整合了多个大脑区域长达三到四年的单细胞、空间、转录组、表观遗传和基因组分析数据。

我们对胸腺的空间研究涵盖不同发育阶段，我们最近还参与了一些胰腺、肝脏和肾脏的研究工作。这些项目同样使用了10x的空间技术，并借助AI模型对疾病进行预测。

许多早期工作主要是探索性的，看看这些技术能做什么，而我们近期的项目则关注疾病的各个方面。目前，我们很多项目都在尝试扩大规模。不再是1到2个样本，而是10、20甚至30个样本，这无疑增加了对我们团队的需求！

是什么激发了您和团队对空间技术的兴趣？

空间技术融合了我在攻读博士学位期间关注的多项技术，如分子组织学和免疫荧光。通常来说，你会从事组织学、分子生物学或生物信息学的研究，因为它们是完全不同的细分领域。这正是我钟情于空间技术的原因——它实现了多个不同技能的融合。

我曾认为组织学正日渐式微，但空间技术的出现，特别是Xenium平台提供的多重分析和多组学功能，正将其推向科学前沿。

至于我们的团队，我们一开始参与了人类细胞图谱计划，侧重于单细胞研究，后来为满足研究所的科研需求转向了空间转录组学。包括我在内的多名成员拥有丰富的组织学经验。因此，我们整合了这些优势，成为Wellcome Sanger研究所的空间专家。

对于那些对空间转录组学感兴趣的研究者来说，生物信息学常常被视为一种挑战。根据您的经验，10x Genomics是否让这项工作变得更轻松？

10x为Wellcome Sanger研究所及其他用户提供的支持，尤其是分析软件，确实让事情变得更简单。我认识一些自行开发分析流程的研究者，但10x的生物信息学家始终乐于提供帮助。10x在支持层面上一直很给力。我们研究所内也有许多生物信息学专家，他们与10x Genomics合作，分析核心实验室团队生成的空间数据。

在整合空间转录组学的过程中，您是否遇到过挑战？

最大的挑战在于分析大规模数据集。想象一下，处理30名不同供者的组织块、载玻片、分析管和测序数据，并尝试整合、追踪和关联所有信息，有时确实令人头疼。无论是存储还是分析，数据规模始终是一项挑战。

您最近在核心用户峰会上做报告，介绍实验室如何提高通量并降低成本。您能具体介绍一下这是如何实现的吗？

我们利用了Visium操作方案中的安全停止点，因此能自信地分批处理和分组操作。对于大规模需求，我们可以批量进行载玻片染色和成像，之后利用安全停止点，将剩下的工作留到下周。这使得下周第一天的工作量大幅减少，从而腾出人员来完成组织学或分析等工作。

通常来说，我们用三天时间在Visium CytAssist上运行存储的载玻片：两个半天和一整天。第一天和第三天，一名同事负责批量处理，而第二天是开展CytAssist运行，将分析物从载玻片转移至分析管，并运行仪器。两名同事负责运行工作。这样就能腾出人员来干其他工作，以保持高通量。

对于Xenium系统，通过并行处理多块载玻片以及同时运行多台仪器，我们显著提升了创建大规模数据集的能力。

多台仪器虽能加速流程，但我们的团队成员也发挥了关键作用，因为他们接受过Visium CytAssist、Xenium分析和组织学技术的交叉培训。我们团队能够根据当前需求灵活切换技术方案，极大地缩短了研究所内科研成果的周转时间和落地时间。

您的团队是否尝试过在Xenium或Visium玻片上调整组织位置，以便让组织面积最大化？

在Visium玻片上，我们做的最多的是在捕获区域上放置两到三张切片。在Xenium玻片上，我个人曾试过将12种不同组织块的切片放在同一张玻片上。这并不是单个组织块的肿瘤芯片（TMA），它有点像玩俄罗斯方块，但在未来某个阶段我们会整合TMA。

Xenium捕获区域上的十张切片示例。图片由Wellcome Sanger研究所的Tudor博士提供。

是什么促使您在空间研究中选择10x Genomics？

在10x Genomics出现之前，我们团队就已涉足空间转录组学研究，当时所有试剂都需要自行制备。10x简化并优化了工作流程，让高质量数据的生成更具重复性和一致性。

我加入Wellcome Sanger研究所时，研究所内正在开展大量的单细胞研究（至今仍是），而空间转录组学则作为补充。但我们发现，空间转录组学本身也是一种发现工具，因为通过Visium分析鉴定出的部分基因最初在单细胞数据中并未发现。他们在分析Visium空间数据后，又回到单细胞层面，最终找到了他们寻找的微环境细胞。人们总认为空间分析是单细胞数据的补充，但它正迅速成为独立的分析体系。

此前，我们核心实验室的团队利用4-plex RNAscope分析来验证单细胞数据，但随着多重分析的数量增加，数据质量和一致性已无法支撑科学问题。因此当Xenium技术问世，让我们从四个目标基因扩展到数百个甚至数千个基因时，我们的工作确实大大受益。

10x Genomics为我们的团队提供了强有力的支持。我们长期以来建立了协作型关系；从技术支持、工程师、现场应用科学家到总部的研发团队，都给予我们帮助。我认为这样的支持网络确实大有裨益。

展望未来，您所在的核心实验室希望看到哪些新技术？

我们经常被问及的一个话题是三维全标本（whole-mount）染色技术。目前多项类器官研究正在火热进行中，因此能够分析厚度超过10微米的组织（或直接捕获类器官本身）的技术将极具吸引力。

见证Tudor博士的大规模空间生物学蓝图

单细胞空间转录组学技术正推动着十年前难以想象的新见解，但要让这些见解触手可及，还需要强大、高通量且经济高效的工具。

在本次访谈中，Tudor博士重点介绍了她及核心实验室的团队利用10x Genomics的工具实现这些目标的蓝图，以及研究人员如何充分利用Xenium和Visium平台。为了清晰起见，并考虑到篇幅限制，访谈内容有所删减。谨此感谢Tudor博士的贡献！