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瑞兴生物RXBio

多组学技术服务与深度数据挖掘 · 从研究设计到实验验证的全流程支持
Spatial Transcriptomics · Stereo-seq

空间转录组 Stereo-seq

芯片上排着数十亿个 DNA 纳米球,每个球带一个坐标条形码——组织切片贴上去,RNA 被就地捕获,测完再把坐标还回去,就得到一张"哪个位置在表达什么基因"的图谱。分辨率 500 nm(亚细胞级),视场可做到厘米级,同一张切片上把组织和分子对齐。

  • 500 nm 亚细胞分辨率
  • 厘米级全景视场
  • CellBin 单细胞分析
  • FF / FFPE 双样本路线
  • 转录组 + 蛋白同片检测
500nm芯片 DNB 中心间距,亚细胞分辨率
13×13cm大尺寸芯片单次检测最大面积
4套方案FF / FFPE / 大芯片 / Stereo-CITE
50+种全物种适用,已完成 50 余种
01

技术原理

时空组学技术 Stereo-seq 是同时具备 "纳米级分辨率、厘米级全景视场" 的原位捕获空间全转录组测序技术,可以对同一样本在组织、细胞、亚细胞、分子"四尺度"同时进行空间转录组分析。该技术通过 Stereo-seq 芯片(Stereo-seq Chip)捕获组织中的 RNA,并通过空间条形码(Coordinate ID,CID)还原回空间位置,实现组织空间检测。

Stereo-seq 芯片上布满了数十亿规则阵列排布的单链环状 DNA 纳米球(DNA NanoBall,DNB)。DNB 以单链环状 DNA 为模板、经滚环扩增(Rolling-Circle Replication,RCR)得到,每个 DNB 直径 220 nm,两个 DNB 中心点间距 500 nm。通过 DNBSEQ 技术对固定在芯片上的 DNB 测序,得到 CID 信息;CID 与 DNB 坐标位置一一对应,建立两者的映射关系后,就能把后续捕获到的 mRNA 还原回空间位置。这份对照关系保存在时空芯片 CID–坐标位置对照文件中(Stereo-seq Chip Mask 文件)。

Stereo-seq 技术原理六步图:DNB 纳米球阵列芯片、空间标识测序、时空组学芯片、原位捕获组织 RNA、建库测序、时空图谱构建
Stereo-seq 技术原理:DNB 阵列芯片 → 空间标识测序 → 原位捕获 → 建库测序 → 时空图谱
02

技术优势

作为国际领先的空间转录组技术,Stereo-seq 具备"纳米级分辨率"和"厘米级全景视场"的突破性优势,同时实现了多组学联合分析和全物种应用。

500nm

高分辨率

把空间表达的分辨率提到 500 nm 的亚细胞层级:可通过图像识别细胞核位置,结合算法做单细胞及分子水平的空间定位;也可用 binning 方式划分组织功能区域。

cm级

大视野

标准芯片有 0.5×0.5、1×1、1×2、2×2、2×3 cm 多种规格,并支持定制——大尺寸芯片有 3×5、6×6 cm 直至 13×13 cm;芯片尺寸与目标器官大小匹配,捕获面积利用率高。

2组学同片

多组学

多组学方案可在同一张切片上实现转录组与蛋白组共检测,从空间维度把表型和机制放在一张图上。

50+物种

全物种(已完成 50 余种)

人、动物、植物及微生物均可应用,已完成 50 余种物种的组织器官研究。

Stereo-seq 以单细胞分辨率解析成年小鼠大脑的空间基因表达图谱
Stereo-seq 以单细胞分辨率解析成年小鼠大脑
Stereo-seq 芯片规格示意:0.5×0.5 cm、1×1 cm、1×2 cm、2×2 cm、2×3 cm、6×6 cm 及 13×13 cm 大尺寸芯片与对应组织切片示例
从 0.5×0.5 cm 到 13×13 cm:芯片规格按组织大小选
Stereo-seq 在全物种中的应用:人、小鼠、斑马鱼、果蝇、植物及微生物等组织器官
全物种覆盖:已完成 50 余种物种的组织器官研究
Stereo-seq 多组学方案示意:同一张组织切片上同时获得转录组与蛋白组信息
转录组 + 蛋白组同片共检测,从表型走到机制

* sST 方法比较图(下图)为文献中的方法学评价,非本平台实测参数,供选型参考。

多种空间转录组(sST)方法的分辨率、通量、可负担性等性能比较图
sST 方法的结果与特性比较(分辨率低于 20 μm 的方法更受青睐,最佳方法排在上方)
03

产品方案

先看样本是什么,再定用哪套方案:新鲜冰冻、石蜡包埋、超大组织、还是要在同一张片上同时看 RNA 和蛋白。

Fresh Frozen

Stereo-seq FF

最常用
适用样本
新鲜冰冻(OCT 包埋)
捕获方式
PolyT 探针捕获 mRNA
版本
时空转录组 FF V1.3

以单细胞级分辨率分析空间转录组,精细解析基因表达的空间特征;同片可选细胞核或 H&E 染色。

查看方案详情 →
FFPE

Stereo-seq FFPE

临床病理样本
适用样本
FFPE 蜡块 / 蜡片
捕获方式
随机探针捕获 Total RNA
版本
FFPE V1.1,可与 FF 同批上机
质检门槛
DV200 ≥ 30%

用随机探针原位捕获 FFPE 样本 RNA,可实现全物种转录组空间表达图谱构建,mRNA 与 non-coding RNA 共捕获。

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Large Chip

Stereo-seq 大尺寸芯片

最大 13×13 cm
适用样本
全物种 FF / FFPE
捕获方式
FF:PolyT 探针;FFPE:随机探针
芯片尺寸
标准 1×2~2×3 cm,定制至 13×13 cm

在不影响转录组捕获效率的前提下把检测面积做大,降低对样本尺寸的限制,适合整器官、全横断面级别的图谱绘制;石蜡路线还支持 TMA 组织芯片。

查看方案详情 →
RNA + Protein

Stereo-CITE

空间多组学
适用样本
人和小鼠新鲜冰冻
捕获方式
mRNA + ADT 同片捕获
蛋白重数
超高重,重数按抗体组合确认

在同一张组织切片上以单细胞分辨率实现全转录组与超高重蛋白共检测,蛋白检测不影响转录组基因捕获。

查看方案详情 →
Stereo-seq 产品方案全景:FF、FFPE、大尺寸芯片与 Stereo-CITE 的样本类型、芯片规格与应用方向对照
四套方案对照:按样本类型与芯片尺寸选路线
04

实验流程

以最常用的新鲜冰冻(FF)路线为例,从收样到出图共六步;FFPE 还要多出脱蜡、解交联与随机探针杂交,Stereo-CITE 的差异主要在封闭、抗体孵育与 DAPI 成像,具体见各自方案页。

1

方案设计与芯片选型

按组织切面 X·Y 尺寸和 Z 轴厚度确认芯片规格,组织切面不超过芯片面积的 90%

2

样本接收与质检

核对包埋块标记与切片方向,提 RNA 测 RIN(RQN)≥7(官方 FF V1.3 已放宽至 ≥4),组织形态完整无冰晶开裂

3

切片与贴片

冷冻切片贴到时空芯片,同片可选细胞核染色或 H&E 染色并显微拍照

4

原位捕获与透化

组织透化后,芯片上的捕获探针原位抓取释放的 mRNA 并逆转录成 cDNA

5

文库构建与测序

cDNA 释放扩增建成时空文库,DNBSEQ 平台完成高通量测序

6

空间分析与交付

时空云平台或本地工具做可视化与数据挖掘,CellBin、聚类、空间差异一并交付

05

样本要求

Stereo-seq 的样本要求按新鲜冰冻与石蜡(FFPE)两条路线分开执行,两套的取材、包埋和运输方式完全不同,先对号入座再操作。

路线样本类型与用量保存与运输
新鲜冰冻 FFOCT 包埋OCT 包埋的新鲜离体组织块。组织切面最大不超过芯片尺寸 ×0.9(10×10 mm 芯片 → 切面 ≤9×9 mm;5×5 mm 芯片 → ≤4.5×4.5 mm),包埋块 Z 轴(厚度)控制在 2 cm 以内离体 30 分钟内完成 OCT 包埋;实在来不及可用组织保存液运输;包埋块两层锡箔纸包好、塑封袋封口,−80 ℃ 保存 1 个月内实验;干冰运输,按运输 24 h 计(N=1)准备 (N+0.5)×5 kg 干冰
石蜡 FFPE蜡块 / 蜡片 / 贴片FFPE 蜡块、蜡片或组织贴芯片样本。组织尺寸不超过 0.9×0.9×2 cm,切片 / 芯片面积不超过 80%固定用 10% 福尔马林或 4% PFA 12–48 h(优先 10% 福尔马林);蜡块室温或 4–8 ℃,蜡片 4 ℃ 密封(保存 + 运输 ≤1 周);冰袋 2–8 ℃运输,>24 h 不少于 6 块冰袋
Stereo-CITE同片蛋白人和小鼠新鲜冰冻(FF)样本,处理方式同新鲜冰冻路线同新鲜冰冻路线:OCT 包埋、−80 ℃ 保存、干冰运输;另需提前确认抗体组合(超高重,重数按组合确认)
大尺寸芯片定制全物种新鲜冰冻样本,组织切面可大于标准芯片规格,按芯片定制尺寸预留 ≤90% 切面同新鲜冰冻路线;因样本面积大,包埋时需确保整块组织平整贴合包埋盒底面,并额外准备备份样本
通用要求
组织用量按切面 X·Y 尺寸评估 Z 轴消耗:单边 ≤1 mm 或 ≤3×3 mm 低 RNA 丰度组织,前处理总量按 −1.5 mm 预留;≤3×3 mm 高丰度或 >3×3 mm 组织按 −1 mm 预留(透化固定消耗 −0.2 mm)。尺寸大且无精细切面要求的组织建议备 ≥1 个备份;尺寸小或需全切的组织建议备 ≥2 个
质控标准新鲜冰冻:28S / 18S rRNA 条带清晰无降解小片段,RIN(RQN)≥7(官方 FF V1.3 已放宽至 ≥4,我司收样仍建议 ≥7),H&E 形态完整、无冰晶开裂;石蜡:切 3–5 片 5 μm 组织片提 Total RNA,DV200 ≥ 30%
含病原微生物按《人间传染的病原微生物名录》评估生物安全等级:BSL-1 样本送样前需按立项要求在《样本信息收集表》中填报;BSL-2 / 3 / 4 样本受实验室条件限制不接收,请送至具备相应等级的实验室
送样资料填写《样本信息收集表》,并附组织在包埋盒中的照片、组织与切面标记照片;至少提前 1 个工作日发送至样本中心指定邮箱,并与销售 / 项目负责人核对无误

* 送样前请与业务经理确认并索取最新的《样本信息收集表》。

06

分析内容

标准分析 STANDARD

  1. 数据质控与比对CID 解码、比对率与有效 reads 统计、组织区域识别
  2. 表达定量与降维聚类Bin / CellBin 定量、PCA / UMAP / t-SNE 聚类
  3. 细胞类型注释与空间分布Marker 基因注释,各细胞类型原位定位
  4. 空间差异表达与区域划分组间 / 区域差异基因,空间功能域识别
  5. 功能富集GO / KEGG / GSEA 通路富集

高级分析 ADVANCED

  1. 细胞邻域与通讯分析邻域富集、配体–受体互作与微环境分区
  2. 空间轨迹与梯度分析沿空间轴的表达梯度、边界与分区过渡
  3. 多切片整合与 3D 重构同一样本连续切片拼接,构建三维表达图谱
  4. 空间多组学联合RNA × 蛋白(Stereo-CITE)/ scRNA-seq / 公共数据整合
  5. 个性化挖掘按课题定制的分析与图表,支持文章级出图
07

Stereo-seq 发文列表

Publication List

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已整理 Stereo-seq 相关已发表文献清单(期刊、发表年份、研究物种与组织、样本类型)。用手机扫码即可在线查看 / 下载,选型前先看看和你课题相近的研究是怎么做的。

* 列表随新文章持续更新,如二维码失效或需按组织 / 病种筛选,请联系技术顾问。

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08

常见问题

新鲜冰冻和 FFPE,我的样本该走哪条路线?
能做新鲜取材、且希望拿到高质量全转录组数据的,走 FF 路线:离体 30 分钟内 OCT 包埋,−80 ℃ 保存、干冰运输,捕获用的是 PolyT 探针对 mRNA 特异捕获。只有石蜡块、或必须回溯既往病理样本的,走 FFPE 路线:随机探针捕获 Total RNA,能同时拿到 mRNA 和 non-coding RNA,还能做微生物与宿主共检测;代价是要先过 DV200 ≥ 30% 的质检门槛。
组织切面最大能放多大?
组织切面不超过芯片尺寸的 90%:10×10 mm 芯片对应切面 ≤9×9 mm,5×5 mm 芯片对应 ≤4.5×4.5 mm。要放更大的组织就用大尺寸芯片,单次检测面积最大可达 13×13 cm,也可按组织大小定制。无论哪种,包埋块的 Z 轴厚度都要控制在 2 cm 以内。
一块组织够不够做?要不要多备一份?
按送样指南的用量表估算:质检、透化、建库每一步都要消耗切片,尺寸大且无精细切面要求的组织建议至少备 1 个备份;尺寸小或需要全切的组织建议备 2 个。原因是小样本往往没法对正式样品做切片质检,只能靠同批备份组织的质检结果判断,风险要提前留出余量。
FFPE 样本的质检门槛是多少?
建议切 3–5 片 5 μm 厚的组织片(可 −80 ℃ 存 1 个月)提取 Total RNA 检测,合格标准是 DV200 ≥ 30%。DV200 反映的是 RNA 片段中长度大于 200 nt 的比例,石蜡样本普遍存在片段化,所以不用 RIN 而用 DV200 衡量。目前 FFPE 方案已到 V1.1:基因捕获效率比 V1.0 提升 50%~200%,有效数据利用率翻倍,并且支持与 FF 样本同批上机。
能不能同一张切片上同时看 RNA 和蛋白?
可以,走 Stereo-CITE 方案:用 DAPI 定位细胞核,芯片上的捕获探针同时抓取 mRNA 和抗体衍生标签(ADT),一次测序得到基因和蛋白两套空间图谱,蛋白检测不影响转录组基因捕获。目前适用于人和小鼠的新鲜冰冻样本;蛋白检测为超高重,具体重数与抗体组合在立项阶段确认。
包埋块寄过来,切片方向会不会搞错?
切片方向完全依赖包埋时的标记。规范要求标注组织方向、组织所在位置、样本名称,并在切面上标 "*" 或"切面",实验员从标记面开始切;不作任何标记时默认底面为切面。因标记不清导致切面错误的,需要重新包埋送样——所以包埋完成后务必拍照留档,并把照片随《样本信息收集表》一起发过来。
项目周期一般多长?
样本质检合格后,切片贴片、原位捕获、建库测序约 4-5 周(FFPE 因涉及解交联与探针杂交稍长),标准分析约 2 周;高级分析、3D 重构或定制分析按需求另行约定。
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