空間轉錄組學被認為是時空分子圖像的重要組成部分，可以將分子信息與臨床圖像聯系起來。高質量的人類樣本制備和處理將確保從臨床空間轉錄組生成準確可靠的信息。
近日，來自復旦大學附屬中山醫院、深圳華大生命科學研究院等單位的科研團隊在《Clinical and Translational Medicine》發表最新研究成果，旨在確定空間轉錄組測序之前可能影響肺癌、癌旁組織或正常組織空間轉錄組質量、切片病理圖像和RNA完整性的潛在因素。
研究思路
此項研究納入了57對肺癌、癌旁組織或正常組織的125個樣本，其中發現研究采集了33對組織的77個樣本，驗證研究采集了24對組織的48個樣本。采用Stereo-seq技術進行空間轉錄組測序。研究團隊從臨床方面對可能的影響因素進行了分類，包括患者選擇、病理定義、手術類型、樣本采集、臨時保存條件和溶液、冷凍方法、運輸和儲存條件和時間。并重點研究了組織學評分（histological scores）和RNA完整值(RIN)與唯一分子標識符(UMI)之間的關系。
主要研究結果
本研究調查了可能影響肺癌空間轉錄組學質量的潛在因素，在進行空間轉錄組測序之前，通過空間轉錄組的HE染色質量和RIN值確定的RNA完整性來評估切片病理圖像的質量。RIN被推薦為定義RNA完整性質量的最佳方法之一，也是評估基因表達的第一步。然而，結果沒有顯示組織學評分>90或RIN與UMI之間的顯著關系，這可能意味著組織學評分>90不會影響空間轉錄組樣本的質量，而樣本數量較少，RIN也沒有顯示與UMI有關。
因此，研究團隊試圖對組織位置、運輸和存儲、樣品的交付時間、樣品處理方法、-80℃的存儲天數等方面的潛在因素進行分類。研究結果表明，樣品的分離時間和干燥條件對空間轉錄組樣品的UMI和質量至關重要，建議在手術室中樣品的臨時保存時間和條件應在30分鐘內，處于“干燥（dry）”狀態。?建議人體肺部樣本直接冷凍保存在最佳切割溫度化合物(OCT)介質中。
討論
空間轉錄組樣本的選擇高度依賴于臨床醫生和患者的理解、疾病性質和嚴重程度、病理大小和位置。組織病理學診斷和局部病變確認也是確保空間轉錄組學產生精確信息的質量保障。
手術室樣品保存時間和冷凍保存時間是間接因素，而手術室到實驗室的運輸方式是影響空間轉錄組質量的直接因素，此項研究顯示在手術室樣品保存時間>30分鐘和冷凍保存時間>7天時，組織形態的質量較低。使用RNA探針進行原位雜交技術的影響還需要在大規模群體中進一步驗證。在組織形態學質量較低的情況下，很難確定陽性染色的位置和分布。
臨時保存條件和溶液的變化直接影響組織形態和空間轉錄組的質量。此項研究選擇了干冰和OCT的組合來制備肺組織，同時研究數據顯示，在測序之前樣本在-80℃的保存時間應保持在7天之內。當樣品暫時保存在干冰中并轉移到-80°C時，RNA降解率可以有效降低。
組織學質量與RIN結合是空間轉錄組的預測因素。在進行空間轉錄組學研究之前，應推薦將HE評分與RIN值相結合，以呈現組織的形態完整性和rRNA的完整性，并在空間轉錄組學的展示方法中加以明確。
此外，全面的空間轉錄組臨床樣本準備工作還有其他挑戰需要面對和克服。例如如何將OCT填充或滲透到切除的人體組織的肺泡空間；樣品RNA完整性的受損程度與樣品反復凍融的次數高度相關；另一個挑戰是選擇和定義理想的切片位置、角度、完整性、形狀、大小和厚度，以獲得空間分子圖像和位置的最佳特征；聚類的注釋也是一個挑戰。
上述研究的空間轉錄組數據已上傳至國家基因庫序列歸檔系統 (https://db.cngb.org/cnsa/)，關于空間組學數據的存儲事宜請聯系datasubs@cngb.org。
首發公號：國家基因庫大數據平臺
參考文獻
Liu X, Jiang Y, Song D, et al. Clinical challenges of tissue preparation for spatial transcriptome[J]. Clinical and Translational Medicine, 2022, 12(1): e669.
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