Visium HD 文章（直面分辨率提升的优势）：单细胞联合空间技术助力结直肠癌研究

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文章题目：Characterization of immune cell populations in the tumor microenvironment of colorectal cancer using high definition spatial profiling

发表时间：2024.06

期刊名称：BioRxiv   

实验平台：10x 单细胞测序、10x Visium HD空间转录组技术、10x Visium CytAssist空间转录组技术、10x Xenium空间原位检测技术

01 研究概述

本研究利用 10x Visium HD平台，研究来自人结直肠癌CRC和正常邻近黏膜组织（NAT）FFPE样本，同时还通过Xenium，Visium CytAssist（V2）的检测数据对Visium HD 的结果进行了验证。结果显示，更高分辨率的Visium HD技术，不仅能够实现聚类分群与结肠组织形态的特征完美吻合，并且明显优于之前Visium V2版本的检测。

研究首先通过单细胞联合空间转录组分析，生成了一个全面的单细胞空间图谱，表征TME中存在的免疫细胞类型，特别是肿瘤边缘区域。其中，有两种促肿瘤巨噬细胞亚群在肿瘤区域富集，不仅具有差异性的基因表达谱，并且在肿瘤区域内的空间分布也具有差异。此外，研究者还使用 Xenium 原位基因表达分析对克隆扩增的T细胞群体的微环境进行探索，鉴定出第三种巨噬细胞亚群，其基因表达谱与抗肿瘤反应相一致。总之，本研究为 CRC 肿瘤微环境（TME）的细胞组成提供了全面的图谱，并鉴定了其中表型和空间上不同的免疫细胞群体。

Fig 1 技术路线

02 Visium HD结果展示

首先，研究者同时利用10x Visium HD与Visium CytAssist空间转录组技术，对NAT（n=2）和CRC（n=1）样本在相同的测序深度下进行检测。结果显示，相比于之前V2版本，更高分辨率的Visium HD技术在无监督聚类后，鉴定到了更多的cluster（聚类分群），这些cluster与原组织形态学有很好的匹配，此外研究者还量化了典型标记物的丰度，共同确定了Visium HD空间定位准确性。

Fig.2  Visium HD 空间聚类及基因表达

在确定了Visium HD数据空间定位的准确性后，接下来研究者通过联合单细胞及Visium HD数据，通过解卷积方法获得细胞类型的空间分布信息。结果发现，结直肠癌肿瘤区域内CAF（癌相关成纤维细胞）和巨噬细胞持续增多。

Fig.3 Visium HD联合单细胞数据分析确定细胞类型的空间定位

基于上述发现，研究者进一步对肿瘤区域内，显著表达巨噬细胞marker的spot点周围8微米区域内进行无监督聚类分析，鉴定了在基因表达谱以及空间定位具有明显异质性的M2样亚群，分别定为SPP1+和SELENOP+巨噬细胞。对两类巨噬细胞通路富集分析显示出与促肿瘤活性相关，表明两类巨噬细胞亚群可能在促进肿瘤发展中发挥作用。

Fig.4 Visium HD联合单细胞数据分析确定细胞类型的空间定位

03 小结

本研究中采用的Visium HD技术，在原来版本上实现了升级，具更高的灵敏度及分辨率，在空间定位上具有更高的准确性，能够在研究中提供更精细更全面的见解。在本文肿瘤微环境研究中，不仅提供了全面的单细胞空间图谱，还确定了SPP1+和SELENOP+巨噬细胞在促肿瘤中的作用，为未来的CRC的研究提供了新的见解。