华大 Stereo-Seq FFPE 空间转录组

Stereo-seq FFPE空间转录组技术,是华大生命科学研究院基于Stereo-seq平台升级的专属临床样本解析方案,核心聚焦福尔马林固定石蜡包埋(FFPE)样本的超高分辨率空间分子解析,通过创新解交联修复体系与全RNA捕获策略,攻克FFPE样本RNA降解、分子交联的技术瓶颈,实现500nm亚细胞分辨率下“组织形态-全转录组表达-空间定位”的三位一体解析,更能同步捕捉宿主细胞与微生物的原位互作轨迹。 临床中超过90%的病理样本以FFPE形式长期保存,这些“时间胶囊”封存着疾病发生发展的关键信息,却因传统技术局限成为难以解读的“黑匣子”。Stereo-seq FFPE技术的突破,不仅唤醒了全球海量临床存档样本的分子价值,更填补了“临床样本-空间组学-临床转化”的研究缺口,广泛应用于肿瘤精准诊疗、感染性疾病机制研究、罕见病病理溯源、抗体药物研发等领域,为国产空间组学技术落地临床提供了核心支撑。

原理介绍

Stereo-seq FFPE技术以“解交联修复-纳米级捕获-全RNA覆盖-空间定位”为核心逻辑,针对FFPE样本特性进行多重技术优化,实现低质量样本的高效解析,核心原理: 首先通过专属温和解交联流程,精准打破FFPE样本中RNA与蛋白质的交联键,同时修复长期保存导致的RNA断裂片段,最大程度恢复核酸分子活性,即使是RNA完整性极差(DV200<30%)的样本也能高效适配。依托500nm间距的高密度纳米捕获芯片,将带独特空间条形码的探针均匀排布,单个捕获位点可精准对应亚细胞区域,实现远超传统技术的空间分辨率。 区别于传统poly(T)探针的局限性,该技术采用“万能钥匙”随机引物体系,无需依赖mRNA的poly(A)尾,可无偏捕获mRNA、lncRNA、snoRNA等全类型RNA分子,实现基因全长均匀覆盖与异常可变剪接事件解析。捕获的RNA分子被赋予专属空间条形码,经逆转录、扩增与文库构建后,结合高通量测序与图像配准技术,生成亚细胞分辨率的空间分子图谱,更可通过物种特异性序列比对,同步呈现宿主与微生物的原位基因活动轨迹。

文献案例

《Cell》发表了题为“Stereo-seq V2: Spatial mapping of total RNA on FFPE sections with high resolution”的研究,依托Stereo-seq FFPE核心技术,首次实现FFPE样本中宿主-微生物的高分辨率原位共分析,破解了临床样本解析与互作机制研究的双重难题。 研究纳入保存时长2-9年的乳腺癌、结核感染肺组织等FFPE样本,其中部分乳腺癌样本DV200<30%,属于传统技术难以处理的低质量样本。通过Stereo-seq FFPE技术,成功绘制出乳腺癌组织中癌区、免疫浸润区、坏死区的精细空间分子图谱,精准区分不同亚型肿瘤细胞,同时捕获到传统技术遗漏的lncRNA、snoRNA等非编码RNA的空间表达特征,鉴定出与肿瘤耐药相关的异常可变剪接异构体。 在结核感染肺组织样本中,技术更同步定位了结核杆菌的动态分布与宿主免疫细胞的应答轨迹,首次在空间原位发现感染灶周围聚集着特异性B细胞克隆,这些细胞在靠近感染区时会发生基因突变并逐步成熟,清晰还原了“病原体-免疫细胞”的原位攻防互作场景。该研究证实了Stereo-seq FFPE技术在低质量样本解析、全RNA捕获及宿主-微生物共分析中的核心优势,为临床回顾性研究与精准诊疗靶点筛选提供了全新方案。

华大 Stereo-Seq FFPE 空间转录组-文献案例


送样标准

FFPE石蜡块

组织块体积≥0.3cm×0.3cm×0.2cm,包埋完整无破损、无霉变,常温密封运输;固定时间控制在6-24小时(4%多聚甲醛),避免固定不足或过度交联;保存时长≤9年为佳,注明组织类型、病理分级及患者临床信息。

FFPE切片

5-10μm厚连续切片,≥5张/份,置于防脱载玻片上,室温晾干后密封冷藏运输;切片无褶皱、脱片、污染,附带1张H&E染色切片用于病理定位;脱蜡前避免反复冻融,注明切片方位及关键病理区域。

肿瘤FFPE样本

优先选取包含肿瘤核心区、浸润边界、癌旁组织的完整样本;避免选取坏死面积>30%的组织;注明肿瘤类型、分期、治疗史及随访结果,低质量样本(DV200<30%)需提前标注,便于针对性优化修复参数。

感染性疾病FFPE样本

优先选取病变与正常组织交界区域样本,注明感染病原体类型(如结核杆菌、病毒等);严格遵守生物安全运输规范,避免样本污染;保存时长≤8年,确保病原体核酸未完全降解,便于宿主-微生物共分析。

珍贵临床FFPE样本

组织块/切片需附带详细病理诊断报告与制备流程记录;样本量稀缺时可提供2-3张切片,注明样本珍贵性及取材位置;保存超5年的样本需提供RNA完整性预检测结果,技术可定制化优化实验方案。

交付内容

样本质检报告

包含FFPE切片完整性评估、RNA解交联与修复效率检测(DV200值)、H&E染色图像病理定位分析、全RNA捕获效率验证、文库构建质量(片段分布)及测序质量报告(Q30值≥90%)。

原始测序数据

Fastq格式原始测序reads、空间条形码分配统计、RNA修复与捕获效率原始数据、测序质量控制报告(GC含量、重复率)及纳米级位点信号强度分析。

数据分析报告

涵盖亚细胞分辨率基因表达空间图谱、全RNA(编码/非编码)表达分析、可变剪接事件鉴定、宿主-微生物(可选)原位共定位图谱、病理区域分子特征关联解读及可视化结果。

常见问题

核心差异在于空间分辨率与捕获范围:传统技术仅能获得样本整体转录组信息,丢失空间位置与细胞互作关系,且仅能捕获mRNA;Stereo-seq FFPE具备500nm亚细胞分辨率,可精准定位基因表达的空间位置,同时通过随机引物捕获全类型RNA,支持可变剪接与宿主-微生物共分析,更适配低质量FFPE样本。

依托双重核心优化:一是创新温和解交联修复流程,可精准解开长期保存形成的RNA-蛋白交联键,修复断裂的RNA片段,恢复其分子活性;二是随机引物不依赖poly(A)尾,可捕获所有RNA片段,突破传统技术对完整mRNA的依赖,即使DV200<30%的低质量样本也能高效解析。

无需提前预设目标病原体。该技术通过随机引物无偏捕获样本中所有RNA分子,结合专属生物信息学流程,通过物种特异性序列比对,自动区分宿主与微生物(细菌、病毒等)转录本,同步定位两者的空间分布,特别适合疑难感染性疾病的病原体溯源与互作机制研究。

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