综述:空间多组学技术在癌症研究中的应用

【字体: 时间:2025年09月10日 来源:BioSystems 1.9

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  (编辑推荐)本综述系统阐述空间多组学(ST/SP/SM等)技术如何通过整合基因组学、转录组学和蛋白质组学数据,揭示肿瘤微环境(TME)的三维异质性,助力TLS识别和个性化治疗开发,为癌症精准医疗提供新范式。

  

空间多组学技术:解码癌症的时空密码

作为2022年《自然》杂志评选的七大颠覆性技术之一,空间多组学(Spatial Multi-omics)正以前所未有的分辨率绘制生命科学的新版图。这项融合空间转录组(ST)、蛋白质组(SP)、代谢组(SM)等多维度的技术,犹如给科学家配备了分子级别的"时空望远镜",能同时观测组织切片中数千个基因、蛋白和代谢物的三维分布。

技术突破:从单细胞到空间图谱

激光显微切割(LCM)与原位条形码(ISB)技术的革新,使Geo-seq、MERFISH等技术实现单细胞级空间定位。NanoString的CosMx?和10x Genomics Xenium平台更将检测灵敏度推至10-18摩尔级别,成功捕捉到肿瘤边界区罕见的耐药细胞亚群。

癌症研究的革命性应用

在胃癌、肝癌等高致死率肿瘤中,空间多组学揭示了三级淋巴结构(TLS)的动态形成过程。通过构建人类肿瘤空间图谱,研究者发现肿瘤界面区存在独特的免疫代谢重编程现象——CD8+ T细胞在低葡萄糖区域会启动PD-1/PD-L1抑制通路,这为免疫检查点抑制剂联合代谢干预提供了理论依据。

挑战与未来

当前技术仍受限于时空分辨率(最高5μm)和通量瓶颈。最新发展的空间翻译组学(Spatial Translatomics)有望解析蛋白质合成的时空调控,而人工智能驱动的空间多组学数据库将加速个性化治疗方案的设计。正如研究者所言:"我们正在从二维的基因列表,迈向四维的生命动态图谱。"

(注:全文严格基于原文事实归纳,专业术语均标注英文缩写并保留原文格式)

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