華大 Stereo-Seq FFPE 空間轉錄組

Stereo-seq FFPE 空間轉錄組技術為華大生命科學研究院基於 Stereo-seq 平台升級的專屬臨床樣本解析方案,核心聚焦福馬林固定石蠟包埋(FFPE)樣本的超高解析度空間分子解析,透過創新解交聯修復體系與全 RNA 捕獲策略,攻克 FFPE 樣本 RNA 降解與分子交聯的技術瓶頸,於 500nm 亞細胞解析度下實現「組織型態-全轉錄組表達-空間定位」三位一體解析,更能同步捕捉宿主細胞與微生物的原位相互軌跡。臨床中超過 90% 的病理樣本以 FFPE 形式長期保存,這些「時間膠囊」封存疾病發生發展的關鍵資訊,卻因傳統技術限制成為難以解讀的「黑盒子」。Stereo-seq FFPE 技術的突破不僅喚醒全球海量臨床存檔樣本的分子價值,更填補「臨床樣本-空間組學-臨床轉化」的研究缺口,廣泛應用於腫瘤精準診療、感染性疾病機制研究、罕見病病理溯源與抗體藥物研發等領域,為國產空間組學技術落地臨床提供核心支撐。

原理介紹

Stereo-seq FFPE 技術以「解交聯修復-奈米級捕獲-全 RNA 涵蓋-空間定位」為核心邏輯,針對 FFPE 樣本特性進行多重技術優化,實現低品質樣本的高效解析。首先透過專屬溫和解交聯流程,精準切斷 FFPE 樣本中 RNA 與蛋白質的交聯鍵,同時修復長期保存導致的 RNA 斷裂片段,最大程度恢復核酸分子活性,即使 RNA 完整性極差(DV200<30%)的樣本也能高效適配。依託 500nm 間距的高密度奈米捕獲晶片,將帶有獨特空間條碼的探針均勻排列,單一捕獲位點可精準對應亞細胞區域,達成遠超傳統技術的空間解析度。不同於傳統 poly(T) 探針的侷限,該技術採用「萬能鑰匙」隨機引物體系,無需依賴 mRNA 的 poly(A) 尾,即可無偏差捕獲 mRNA、lncRNA、snoRNA 等全類型 RNA 分子,實現基因全長均勻涵蓋與異常可變剪接事件解析。捕獲的 RNA 分子被賦予專屬空間條碼,經反轉錄、擴增與文庫建構後,結合高通量測序與影像配準技術,生成亞細胞解析度的空間分子圖譜,更可透過物種特異性序列比對,同步呈現宿主與微生物的原位基因活動軌跡。

文獻案例

《Cell》發表題為「Stereo-seq V2: Spatial mapping of total RNA on FFPE sections with high resolution」的研究,依託 Stereo-seq FFPE 核心技術,首次於 FFPE 樣本中實現宿主-微生物的高解析度原位共分析,破解臨床樣本解析與相互機制研究的雙重難題。研究納入保存時長 2-9 年的乳癌、結核感染肺組織等 FFPE 樣本,其中部分乳癌樣本 DV200<30%,屬傳統技術難以處理的低品質樣本。透過 Stereo-seq FFPE 技術,成功繪製乳癌組織中癌區、免疫浸潤區與壞死區的精細空間分子圖譜,精準區分不同亞型腫瘤細胞,同時捕獲傳統技術遺漏的 lncRNA、snoRNA 等非編碼 RNA 的空間表達特徵,鑑定出與腫瘤抗藥性相關的異常可變剪接異構體。在結核感染肺組織樣本中,技術更同步定位結核桿菌的動態分佈與宿主免疫細胞的應答軌跡,首次於空間原位發現感染灶周圍聚集特異性 B 細胞克隆,這些細胞在靠近感染區時會發生基因突變並逐步成熟,清晰還原「病原體-免疫細胞」的原位攻防相互場景。該研究證實 Stereo-seq FFPE 技術於低品質樣本解析、全 RNA 捕獲及宿主-微生物共分析中的核心優勢,為臨床回溯性研究與精準診療標的篩選提供全新方案。

送樣標準

FFPE 石蠟塊

組織塊體積≥0.3cm×0.3cm×0.2cm,包埋完整無破損、無黴變,常溫密封運輸;固定時間控制在 6-24 小時(4% 多聚甲醛),避免固定不足或過度交聯;保存時長≤9 年為佳,註明組織類型、病理分級及患者臨床資訊。

FFPE 切片

5-10μm 厚連續切片,≥5 張/份,置於防脫載玻片上,室溫晾乾後密封冷藏運輸;切片無皺褶、脫片、污染,附帶 1 張 H&E 染色切片用於病理定位;脫蠟前避免反覆凍融,註明切片方位及關鍵病理區域。

腫瘤 FFPE 樣本

優先選取包含腫瘤核心區、浸潤邊界、癌旁組織的完整樣本;避免選取壞死面積>30% 的組織;註明腫瘤類型、分期、治療史及追蹤結果,低品質樣本(DV200<30%)需提前標註,便於針對性優化修復參數。

感染性疾病 FFPE 樣本

優先選取病變與正常組織交界區域樣本,註明感染病原體類型(如結核桿菌、病毒等);嚴格遵守生物安全運輸規範,避免樣本污染;保存時長≤8 年,確保病原體核酸未完全降解,便於宿主-微生物共分析。

珍貴臨床 FFPE 樣本

組織塊/切片需附帶詳細病理診斷報告與製備流程記錄;樣本量稀缺時可提供 2-3 張切片,註明樣本珍貴性及取材位置;保存超 5 年的樣本需提供 RNA 完整性預檢測結果,技術可客製化優化實驗方案。

交付內容

樣品質檢報告

包含 FFPE 切片完整性評估、RNA 解交聯與修復效率檢測(DV200 值)、H&E 染色影像病理定位分析、全 RNA 捕獲效率驗證、文庫建構品質(片段分佈)及測序品質報告(Q30 值≥90%)。

原始測序資料

Fastq 格式原始測序 reads、空間條碼分配統計、RNA 修復與捕獲效率原始資料、測序品質控制報告(GC 含量、重複率)及奈米級位點訊號強度分析。

資料分析報告

涵蓋亞細胞解析度基因表達空間圖譜、全 RNA(編碼/非編碼)表達分析、可變剪接事件鑑定、宿主-微生物(可選)原位共定位圖譜、病理區域分子特徵關聯解讀及視覺化結果。

常見問題

核心差異在於空間解析度與捕獲範圍:傳統技術僅能獲得樣本整體轉錄組資訊,丟失空間位置與細胞相互關係,且僅能捕獲 mRNA;Stereo-seq FFPE 具備 500nm 亞細胞解析度,可精準定位基因表達的空間位置,同時透過隨機引物捕獲全類型 RNA,支援可變剪接與宿主-微生物共分析,更適配低品質 FFPE 樣本。

依託雙重核心優化:一是創新溫和解交聯修復流程,可精準解開長期保存形成的 RNA-蛋白交聯鍵,修復斷裂的 RNA 片段,恢復其分子活性;二是隨機引物不依賴 poly(A) 尾,可捕獲所有 RNA 片段,突破傳統技術對完整 mRNA 的依賴,即使 DV200<30% 的低品質樣本也能高效解析。

無需提前預設目標病原體。該技術透過隨機引物無偏差捕獲樣本中所有 RNA 分子,結合專屬生物資訊流程,透過物種特異性序列比對,自動區分宿主與微生物(細菌、病毒等)轉錄本,同步定位兩者的空間分佈,特別適合疑難感染性疾病的病原體溯源與相互機制研究。

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