单细胞RNA测序需要解离组织样本，这意味着细胞之间的相互关系丢失。空间转录组学方法绕过组织解离并保留该空间信息，从而允许在组织结构组织的背景下评估数千个细胞的基因表达。在神经科学中，空间转录组学能够消除脆弱神经元组织分离的需要并保留细胞的空间背景。空间转录组分析不仅可以揭示导致疾病的组织邻域和局部特征，而且可以用于表征组织中的转录模式和调控。而且，越来越多的商业平台促进了基因转录的空间解析、高维评估的空间转录组学。分析空间转录组数据的模型层出不穷，使空间转录组学变得更容易实现。然而，以大规模或高通量的方式进行空间转录组学依旧是很困难的。空间转录组学实验非常地昂贵。普通转录组文库制备和单个切片的空间转录组测序需要花费起码数千美元。因此，费用限制了资金充足的研究实验室获得空间转录组学的机会，并且除非成本下降，否则不太可能在标准临床环境中使用该技术。亟需简便易操作且成本较低的空间转录组学技术以使得广泛实验室的普遍应用。

为此，东南大学生物科学与医学工程学院陆祖宏教授、葛芹玉副教授团队开发了一种稳健且简易低成本的目标组织捕获的空间转录组策略，命名为MSN-seq 。MSN-seq将微针采样和改良版Smart-seq2相结合。不仅优化了Smart-seq2方案，提高了灵敏度的同时降低了建库成本。而且，可重复使用的武藏刚针能够进一步降低空间转录组的总成本并提高捕获转录组信息的效率。MSN-seq不仅简化了实验程序，而且可及性更高，无需专业技能和巨大成本就能完成空间转录组分析。我们将MSN-seq应用于正常及多种疾病包括帕金森病、视网膜变性及脑胶质瘤等模型小鼠的脑组织及视网膜组织样本，并证实了其在捕获转录组信息中的实用性。

图1. 期刊论文发表于《Biosensors and Bioelectronics》

该工作主要介绍了一种基于武藏钢针（Musashi Steel Needle）采样和改良版的Smart-seq2的空间转录组策略（图2）。首先，自制染色方法能够有效观察脑及眼球冷冻切片上的单个细胞，且不会对RNA产生影响，快速染色时间短，操作简便。自制染色剂不影响RNA完整性，所以可以实现同一张冷冻切片的染色定位及空间转录组采样建库。其次，自制Tn5可以有效降低建库成本，该建库方案能够创建一套简易低成本且高质量的空间转录组方法。最重要的的，在具备X和Y轴移动轴的自制显微镜下利用钢针进行采样，该目标组织获取装置和方法能够与Smart-seq2建库方案有效结合，应用于空间转录组研究中。而且，可重复使用的武藏刚针能够进一步降低空间转录组的总成本并提高捕获转录组信息的效率。我们将基于钢针采样的空间转录组学方法与冷冻组织切片染色相结合，每个采样点捕获多个相邻细胞的转录组。可以在短时间内（1min/采样周期）半自动捕获一系列组织显微切割样本。将MSN-seq应用于PD脑冷冻切片或RD视网膜冷冻切片，可以轻松获得相应不同脑区或不同视网膜层的空间转录组信息。

图2.  基于微针采样的目标组织捕获。

图3.  脑胶质瘤的脑胶质瘤的侵袭及免疫机制。

最后，将MSN-seq应用于U251脑胶质瘤模型小鼠大脑冷冻切片的空间转录组分析，结果证实了脑胶质瘤早期的侵袭机制及免疫细胞亚群的空间限制富集（图3）。总的来说，MSN-seq不仅成本低，易操作，而且可及性和普及性高。无需专业技能和巨大成本就能实现空间转录组及其应用。具体研究成果发表在Biosensors and Bioelectronics上，题为：Full-length spatial transcriptome strategy based on robust and low-cost target tissue capture（https://doi.org/10.1016/j.bios.2025.118018）。

东南大学生物科学与医学工程学院周莹博士后为该论文的第一作者，陆祖宏教授及葛芹玉副教授为通讯作者。该工作受到了国家重点研发计划（2022YFF0710800）等基金的资助。