Stereo-seq
Stereo-seq（SpaTial Enhanced REsolution Omics-sequencing，时空转录组测序）是由华大生命科学研究院 (BGI-Research) 自主研发的一种基于DNA纳米球 (DNB) 技术的高分辨率空间转录组测序技术。它突破了传统空间组学技术在分辨率和视野大小之间的权衡瓶颈，实现了亚细胞分辨率（点间距 500 nm 或 715 nm）与厘米级全景视野（最大可达 13cm x 13cm）的统一。Stereo-seq 利用光刻技术将带有空间坐标条码的 DNB 阵列固定在芯片上，能够原位捕获组织切片中的 mRNA，从而精确绘制器官发育、脑科学及肿瘤微环境的精细分子图谱。
核心原理：DNA 纳米球与光刻
Stereo-seq 的核心优势源自华大基因独有的 DNBSEQ 测序技术储备，将测序芯片直接改造为空间捕获芯片。
- 1. DNB 制备： 通过滚环复制 (RCA) 扩增 DNA 分子，形成紧密的 DNA纳米球 (DNB)。每个 DNB 包含单一模板的数百个拷贝，具有极强的信号放大能力。
- 2. 阵列光刻： 利用半导体行业的光刻技术，在硅片上刻蚀出直径约 220nm、间距 500nm/715nm 的规则阵列点，DNB 自动落入这些位点中。这使得 Stereo-seq 的捕获点密度远高于基于微珠（Beads）的技术。
- 3. 空间编码： 测序这些 DNB，获得每个点的空间坐标条形码 (CID)。
- 4. 原位捕获： 将组织切片贴在芯片上，透化后 mRNA 释放并被 DNB 上的 Poly(T) 探针捕获。逆转录生成的 cDNA 携带了空间坐标信息。
技术对比：突破视野限制
与主流的 10x Visium 和 Slide-seq 相比，Stereo-seq 最大的突破在于同时实现了高分辨率和大视场。
| 技术平台 | 分辨率 (点距) | 视野大小 (FOV) |
|---|---|---|
| Stereo-seq | 500 nm / 715 nm | 可达 13cm x 13cm |
| 10x Visium | 55 µm (覆盖 1-10 个细胞) | 6.5 mm x 6.5 mm |
| Slide-seq V2 | 10 µm | ~3 mm x 3 mm |
| Visium HD | 2 µm | 6.5 mm x 6.5 mm |
应用前沿：时空图谱
Stereo-seq 的出现使得构建器官乃至全生物体的细胞图谱成为可能。
- 小鼠胚胎发育图谱 (MOSTA)： 华大团队在《Cell》封面文章中，利用 Stereo-seq 重构了小鼠胚胎发生的时空转录组图谱，精细解析了神经管闭合等关键发育事件。
- 脑科学： 绘制了猕猴皮层的精细分区图谱，揭示了灵长类大脑的层状结构和细胞类型分布。
- 器官再生： 揭示了蝾螈脑再生过程中的关键干细胞类型及其空间迁移路径，为再生医学提供了重要线索。
学术参考文献 [Academic Review]
[1] Chen A, Liao S, Cheng M, et al. (2022). Spatiotemporal transcriptomic atlas of mouse organogenesis using DNA nanoball-patterned arrays. Cell.
[点评]：Stereo-seq 的奠基之作。不仅详细介绍了技术原理，还展示了世界首个小鼠全胚胎时空转录组图谱。
[2] Wei X, et al. (2022). Single-cell spatial transcriptome reveals cell-type organization in macaque cortex. Cell.
[点评]：利用 Stereo-seq 解析了非人灵长类大脑皮层的复杂结构，证明了该技术在大组织、复杂器官研究中的独特优势。
[3] Wei X, et al. (2022). Single-cell stereo-seq reveals induced progenitor cells involved in axolotl brain regeneration. Science.
[点评]：封面文章。通过时空组学揭示了蝾螈脑再生的分子机制，展示了 Stereo-seq 在再生医学领域的应用潜力。