上海
FFPE 组织样本是临床病理研究中最常见、也最具历史积累价值的材料。大量肿瘤、感染、炎症和随访样本以石蜡包埋形式长期保存，记录着疾病发生时的组织结构和分子状态。然而，固定和包埋过程会造成 RNA 片段化、交联和降解；致密的交联基质还会带来明显的空间拥挤，限制酶和探针进入组织，使空间转录组在灵敏度与分辨率之间长期难以兼顾。
近日，浙江大学良渚实验室王永成团队在Advanced Science上发表了文章Highly Sensitive Spatial Host-Microbiome Transcriptomicsin FFPE Tissues via Iterative Hydrogel Expansion，报道了一种面向 FFPE 存档组织的高灵敏空间宿主-微生物转录组技术 Ex-spRandom。该方法将随机引物原位 cDNA 合成与迭代水凝胶膨胀相结合：先把碎片化的宿主 RNA、非编码 RNA 和微生物 RNA 转换为稳定锚定的 cDNA，再通过水凝胶膨胀降低组织内分子拥挤，最后将扩增后的 cDNA 转移到空间条形码芯片上测序，从而兼顾转录本捕获灵敏度与有效空间分辨率。
图1｜Ex-spRandom 将随机引物原位 cDNA 合成与迭代水凝胶膨胀相结合，在 FFPE 组织中实现高灵敏空间宿主-微生物转录组测序。
Ex-spRandom 的核心创新，是将分子捕获与物理扩增有机衔接。研究团队系统优化了水凝胶配方和冻融辅助脱片流程，验证 FFPE 组织可实现约 3 倍以上的均一膨胀，并通过 DAPI 图像配准和细胞核间距测量证明扩增后仍能较好保持组织结构的空间一致性。团队进一步比较了逆转录前、poly-dA 加尾前和芯片转移前等不同扩增嵌入位置，最终确定在完成原位 cDNA 合成后、转移到空间芯片前进行膨胀的 pre-Transfer 流程。
这一流程既保留了随机引物对碎片化 RNA 和非 poly(A) RNA 的捕获优势，也利用水凝胶膨胀提升空间信号清晰度。在小鼠海马 FFPE 切片中，Ex-spRandom 在统一的 50 微米分析尺度下，每个 bin 检出的基因数中位数达到 10,007，并累计检测到 44,698 个宿主基因，空间边界和低丰度非编码 RNA 的读出均得到改善。进一步应用于小鼠胚胎眼 FFPE 切片时，迭代膨胀提高了基因和 UMI 检出量，额外识别出305 个视网膜相关标志基因，并支持从视网膜祖细胞到视网膜神经节细胞的连续发育轨迹重建。
在小鼠结肠 FFPE 样本中，Ex-spRandom 还能同时解析宿主上皮结构和微生物转录本，检测到超过 150,000 个微生物基因，并揭示微生物信号与结肠上皮细胞转录程序之间的空间关联。这表明该方法不仅能读取宿主组织的分子图谱，也为在同一张切片上观察跨物种空间互作提供了技术基础。
本研究将随机引物空间总 RNA 捕获与迭代水凝胶膨胀相结合，建立了适用于 FFPE 存档组织的高灵敏空间宿主-微生物转录组方法。与单纯依赖 poly(A) 捕获或靶向探针的方案相比，Ex-spRandom 更适合读取 FFPE 中片段化、低丰度、非编码及微生物来源的 RNA；水凝胶膨胀则通过物理解拥挤，提高分子可及性并改善空间信号边界。该技术为临床存档样本中同步研究组织结构、宿主转录状态和微生物活动提供了新的空间组学工具，并有望拓展至感染病理、肿瘤微环境及宿主-微生物互作研究。
浙江大学良渚实验室博士生张顺吉、浙江大学良渚实验室博士后王梦媛、浙江大学良渚实验室博士生陈嘉业为本文共同第一作者；M20 Genomics廖原博士、浙江大学良渚实验室研究员王永成为本文共同通讯。
https://advanced.onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/advs.77219
制版人： 十一
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