芯空一号快讯 | 一个空间样本，能讲出多深的故事？Visium HD解析前列腺癌神经周围侵袭微环境
我们在做空间转录组研究时，经常有一个绕不开的问题是：到底需要多少个样本？对于以机制发现为目的的空间组学研究而言，选择的组织是否真正包含值得研究的病理区域才是重中之重。
与传统bulk测序不同，空间转录组能够在组织原位比较不同区域的细胞组成和分子特征。因此，一张病理表型明确、内部异质性丰富的组织切片，本身就可能成为一个高度浓缩的空间研究现场。
近期发表于 Journal of Hematology & Oncology（IF 47.8）的研究 High-definition spatial transcriptomics visualizes the cellular and molecular architecture underlying perineural invasion in localized prostate cancer 就是一个典型案例。
神经周围侵袭（perineural invasion，PNI）是侵袭性前列腺癌的重要病理特征，与较差预后相关。PNI中神经、肿瘤细胞以及周围免疫和基质成分之间可能存在复杂的局部互作，正适合用空间转录组技术解析这种高度依赖组织位置关系的生物学过程。研究利用10X Visium HD空间转录组技术仅分析了1例具有PNI的前列腺癌患者组织展开空间解析。
文章主要结论
01 从临床现象出发，定位PNI相关的空间微环境
研究首先从临床队列入手，对498例局限性前列腺癌患者进行分析。结果显示，PNI阳性患者往往具有更高的ISUP病理分级，同时生化复发无病生存更差，说明PNI与前列腺癌更具侵袭性的临床表现相关。作者进一步选取1例具有明确PNI区域的前列腺癌组织进行Visium HD检测，并结合单细胞转录组数据完成主要细胞类型注释。通过无监督聚类，作者发现一个与病理标注PNI区域空间相关的肿瘤细胞群，该群表现出更活跃的增殖和细胞周期相关特征。
随后，作者进一步进行空间邻域分析，识别出与PNI区域相关的特异空间niche。该区域在细胞组成和分子特征上均与其他肿瘤区域不同，表现出免疫调控、缺氧、EMT及细胞外基质重塑等特征，并伴随巨噬细胞、CD4 T细胞和内皮细胞比例增加。
锁定PNI相关空间微环境
02 从区域继续下钻，解析神经侵袭位置的细胞互作
在锁定PNI相关空间区域后，作者没有停留在整体niche层面，而是进一步聚焦到肿瘤细胞真正侵入神经的位置。根据组织学位置，作者进一步标注神经侵袭肿瘤区域（NIC）、非神经侵袭肿瘤区域（NNIC）及被侵袭神经（IN），比较神经侵袭与非神经侵袭区域的肿瘤细胞转录差异。
结果显示，两类肿瘤细胞具有不同的转录特征。进一步的细胞通讯分析发现，APP–CD74可能参与肿瘤细胞与被侵袭神经之间的局部通讯，同时还涉及神经与巨噬细胞、内皮细胞之间的互作。因此，研究从最初的PNI相关区域进一步深入到具体的肿瘤-神经界面，提示PNI可能不仅是肿瘤细胞侵入神经这一单一事件，还伴随着神经、免疫和血管微环境之间的局部空间联系。
解析神经侵袭区域细胞互作
03 从单个空间样本发现特征，再到外部队列验证
完成单个组织中的空间解析后，研究根据神经侵袭与非神经侵袭肿瘤细胞之间的差异构建PNI相关基因signature，并在多个独立前列腺癌队列中进行验证。结果显示，该特征与局限性前列腺癌患者较差的生化复发无病生存相关，在转移性前列腺癌队列中也与更不利的疾病特征相关。
从空间发现走向队列验证
由此，这项研究形成了一条比较完整的思路：临床队列明确PNI与不良预后的关联→ Visium HD解析典型PNI样本→从PNI微环境深入到肿瘤-神经界面→提取PNI相关分子特征→独立队列验证其潜在临床价值。
此外作者也明确指出，由于Visium HD空间分析本身仍基于单例患者，相关空间微环境特征和细胞互作仍需要在更多样本中进一步验证。
选对样本，更要覆盖关键空间
这项研究也提示，空间组学实验设计不仅要考虑样本量，更要关注目标病理结构能否被有效覆盖。
目前Visium HD提供6.5 × 6.5 mm和11 × 11 mm两种捕获区域。对于尺寸较大的肿瘤组织、需要同时观察肿瘤中心-侵袭前沿-邻近组织的研究，或希望在同一捕获区域内进行多组织、多区域拼片布局的项目，11 × 11 mm更大的捕获面积能够提供更加灵活的组织排布空间。
像本文PNI这样的研究，真正重要的信息可能就存在于一个局部侵袭区域，甚至一段肿瘤与神经相遇的边界。选对具有代表性的样本，并尽可能覆盖关键病理结构，是充分发挥空间组学价值的重要前提。
目前，芯空一号平台可提供Visium HD 6.5 × 6.5 mm及11 × 11 mm两种规格服务，并可根据组织大小和病理结构进行样本区域选择及多组织拼片方案设计，为不同研究需求提供更加灵活的空间转录组实验方案！
