Cell：实现单细胞的全转录组尺度、异构体分辨的空间成像

空间转录组学



技术的最新进展使得能够在完整组织中以空间分辨的方式对单个细胞进行


基因表达谱




分析，并识别出分子上不同的细胞类型和状态，从而为组织和器官的分子与细胞结构提供了丰富的见解。目前已发展出两大类空间转录组学方法，分别基于



多重成像


技术和


下一代测序


技术。基于成像的方法在单细胞和亚细胞水平上具有高空间分辨率，但通常仅限于检测特定的一组基因；而基于测序的方法则可实现全转录组范围的无靶向覆盖，但空间分辨率较低，通常无法实现单细胞或亚细胞水平的测量。

因此，亟需实现


高空间分辨率的全转录组谱分析


。

2026 年 7 月 16 日，哈佛大学


庄小威


教授团队在




Cell


期刊发表了题为：




Whole-transcriptome-scale isoform-resolved spatial imaging of single cells in tissues


的研究论文。

该研究开发了


RT&T-AMP-MERFISH


技术，可实现组织中


单细胞的全转录组尺度、异构体分辨的空间成像


。

细胞和组织的功能源于众多基因之间的复杂相互作用，而系统理解这些功能，需要对单细胞进行高空间分辨率的


异构体分辨的转录组学




（isoform-resolved transcriptomic）




分析。




异构体


（





isoform）


，即







同一个基因通过


可变剪接




、可变转录起始位点或可变多聚腺苷酸化等机制产生的不同的 RNA 转录本。

在这项最新研究中，





庄小威





团队开发了一种


原位 RNA 扩增


方法——


RT&T-AMP


，通过逆转录后转录，将单个转录本在内源性转录位点转化为扩增子，并将其与



MERFISH





技术整合，以检测短 RNA 序列，从而实现


完整组织中单个细胞的全转录组尺度、异构体分辨的空间转录组学分析


。MERFISH


（Multiplexed Error-Robust Fluorescence In Situ Hybridization，多重抗错荧光原位杂交）


是庄小威团队于 2015 年开发的一种单细胞空间转录组成像技术，能在保留组织原位空间信息的前提下，同时检测单个细胞内数百至数千种 RNA 分子的拷贝数与亚细胞定位。

利用


RT&T-AMP-MERFISH


技术




，研究团队成像了小鼠大脑中约 33000 种不同的 RNA——包括约 23000 个基因和约 10000 个异构体。这些数据能够系统性地分析区域和细胞类型特异性的基因表达程序，以及基于配体-受体的细胞间通讯。这些数据进一步揭示了众多基因在异构体使用上的丰富空间多样性和细胞类型特异性，以及特别富含异构体特异性的脑区结构。研究团队预计该方法将广泛应用于表征组织功能的分子和细胞基础，开启细胞和生物体生物学中此前无法触及的发现。

该研究的亮点：

• 
  

  
  
  
  
  RT&T-AMP-MERFISH 可实现异构体分辨的全转录组尺度成像；
  
  
  
  

  
  


• 
  

  
  
  
  在大脑的单个细胞中，对约 23000个基因和约 10000 个
  
  
  
  
  
  异构体
  
  
  
  
  
  成像；
  
  
  

  
  


• 
  

  
  
  
  全转录组成像揭示空间基因程序与细胞间通讯；
  
  
  

  
  


• 
  

  
  
  
  异构体分辨的成像揭示了区域和细胞类型特异性的异构体使用情况。