空间全长转录组

空间全长转录组是指使用Nanopore测序技术直接读取Stereo-Seq或10X Visium处理获得的、具有空间位置条形码的全长CDNA，通过分析获得每个spot位点的isoform定量结果和可变剪切事件。它不仅能够确定细胞中所有RNA分子的完整序列，而且还能保留这些转录本在组织切片中的原始位置信息。对于理解基因表达的空间分布、细胞间的相互作用以及不同组织区域内的细胞异质性具有重要意义。

实验原理

产品优势

1. 空间特异性新isoform

2. 不同区域isoform转换

3. 不同位置差异可变剪切

4. 不同位置融合基因

一、空间全长转录组和空间转录组有何不同？

1、检测水平不同

检测水平不同是这两种技术的核心差异，基于二代测序平台的空间转录组技术可捕获转录本的一端（如3'端）的序列，仅能够达到基因水平；而基于三代测序平台的空间全长转录组技术则可直接测得完整的mRNA序列，能够达到转录本水平。

2、可分析的内容不同

空间转录组的分析内容主要集中在基因水平上的差异分析、富集分析、拟时序分析等，但无法解析结构变异；而空间全长转录组技术由于获取了全长转录本，完整保留了isoform的结构信息，因此除了能够完成前者的分析内容以外，还可以进行外显子跳跃、可变剪接、融合基因的检测等分析。

3、平台的选择不同

对于空间转录组，可以根据样本所属物种、样本类型以及所需分析率选择Visium HD（基于探针捕获法和基于3’端poly A捕获法）、Visium V2以及Stereo-seq，而空间全长转录组可以选择Visium HD（仅支持基于3’端poly A捕获法）和Stereo-seq。

二、空间全长转录组的推荐测序量是多少？

选择不同的平台，不同大小捕获面积的芯片，推荐的测序量则不同。若选择Stereo-seq 5*5mm芯片，推荐测2-3张ONT芯片（200-300M reads），若选择Visium HD 3’ 6.5*6.5mm芯片或者Stereo-seq 1*1cm芯片，则推荐测4-6张ONT芯片（400-600M reads）

三、单细胞全长转录组的分析内容有哪些优势？

1. 发现空间特异性的新isoform

2. 发掘不同位置的差异可变剪接事件

3. 检测的同一基因在不同区域isoform转换

4. 鉴定不同位置的基因融合事件

案例分享

空间全长转录组揭示组织切片中isoform区域转换(NucleicAcids Research,IF=19.160)

本研究使用空间全长转录组(SiT)技术，结合10x Genomics Visium 平台原位捕获和Nanopore长读长测序，探索了小鼠大脑不同区域的基因表达异构体(isoform)转换及序列异质性。本研究揭示了在嗅球和冠状脑切片中，与脑功能相关的几个主要基因(如:Plp1、Myl6、Snap25、Bin1、Gnas等)，在不同解剖区域存在显著的isoform差异表达，并首次提供了成年小鼠脑内A-to-IRNA编辑图谱。

首先，使用 SiT 技术对嗅球进行研究，将球区分为5个解剖区域，鉴定到36 个区域间表达不同isoform 的基因，最显著的是肌球蛋白轻链6(Myl6)和蛋白脂蛋白1(PIp1)基因。例如:My6 主要产生的两种 isoform:Myl6-201在颗粒细胞层中高表达，而My16-206优先在嗅觉神经和二尖细胞层中表达，Plp1 的两种 isoform具有显著的区域差异，在内部颗粒细胞层表达PIp1-201，在嗅觉神经层的外部区域表达截短的Plp1-202.

接着研究了冠状脑切片(CBS1、CBS2)，鉴定了多个具有isoform区域转换的基因。例如，Snap25基因在下丘脑表Snap25aisoform，在中脑表达Snap25b isoform，两者由不同的外显子编码，影响中枢突触可塑性。Bin1基因参与膜弯曲调节，其isoform在不同脑区有独特的表达模式。

此外，作者首次提供了成年小鼠脑内详细的A-t0-IRNA编辑图谱，且长 reads 比短reads能鉴定更多的编辑信息.。

鉴定到神经元功能相关的几个关键基因，如Gria2、Grik5、Tmem63b或Blcap存在跨脑区域的编辑变异。

参考文献

Kevin Lebrigand, et al. The spatial landscape of gene expression isoforms in tissue sections. Nucleic Acids Research, 2023

每个基因isoforms数量的频率分布的直方图例图

区域识别的isoform转换基因的数量例图

基因isoform的空间表达可视化例图