空间组学技术能够获取组织切片上不同位置细胞中的转录组数据，解析转录本在组织的不同空间位置的表达特征。自从空间转录组学技术（Spatial Transcriptomics）荣获 Nature Methods 2020 年 “年度技术” 之后，其研究热度与日俱增，发表的文章更是呈爆发式增长。此外，随着研究热度的持续高涨，针对空间组学研究的新技术，新仪器近年来也在不断推陈出新，这进一步促进了研究发展。2023年空间组学再获殊荣，成为《World Economic Forum》评选出的目前最有潜力、对世界产生积极影响的十大技术之一。
目前10x Genomics的Visium技术是较为主流的商业化空间转录组技术，其发文量也最多。Visium结合显微成像和测序技术在获得基因表达数据的同时最大程度的保留样本的空间位置信息。伯豪生物基于Visium技术已领先推出了可满足几乎所有物种的新鲜冷冻组织（FF）、人和小鼠的石蜡包埋组织（FFPE）的空间转录组全面解决方案。随着项目经验的积累，目前已经为广大科研工作者提供了数千例包含各种组织类型的FF和FFPE样本的空转技术服务。
Visium技术的局限性在于检测分辨率不是真正意义上的单细胞水平，而是检测芯片上每个spot（55um）中的基因表达信息（每个spot大约捕获5-10个细胞）。需求是创新的根本动力，伯豪生物持续关注最新科研动态及前沿技术进展，在此重磅推出空间组学研究最新解决方案——Xenium亚细胞空间原位分析技术！与Visium相比，该技术极大地提高了空间上的分辨率，能够原位捕获RNA及蛋白分子在单细胞/亚细胞水平的的表达信息。下面小编将对这一技术做详细介绍。
Xenium原位分析技术简介
Xenium 原位分析技术不需要NGS测序，而是直接通过多轮荧光成像的方式，可以在新鲜冷冻（FF）组织或福尔马林固定石蜡包埋（FFPE）组织样本中，以单细胞/亚细胞分辨率，对数百个RNA靶点进行高灵敏度、高特异性检测，实现在亚细胞分辨率水平检测靶基因在组织原位中的表达。针对不同组织类型和研究方向，可灵活定制需要检测的靶向基因（Panel）。目前Xenium可以靶向检测的基因数目为300~500，在未来，Xenium将实现1000个靶向基因（甚至更高）的检测，并且还将会兼容组织原位蛋白质的检测。
Xenium原位分析技术原理
Xenium 采用挂锁式探针，探针由两端基因特异性序列结构和中部荧光探针特异性杂交位点构成。探针与组织样本原位RNA杂交过程中，仅当两端特异性序列精确匹配形成挂锁结构，方可连接成环进行滚环扩增，形成带有高密度荧光探针特异性序列团。再通过多轮荧光探针杂交成像，形成原位荧光信号序列，解码荧光序列即可获得该位置所属基因。不同基因探针浓度会根据表达量微调，使靶基因检测具有较好的灵敏度和特异性。
Xenium原位分析技术路线
首先将FF或FFPE组织切片放置在Xenium的载玻片上，然后对组织切片进行透化或脱蜡/解交联等处理，接下来用可环化的DNA探针与显露的RNA进行杂交。由于独特的探针结构，杂交探针连接到目标RNA片段后形成环状DNA探针，后续可进行滚环扩增，增加拷贝数。接着将载玻片放入Xenium分析仪中，样本在其中经过连续几轮的荧光探针杂交、成像和去除，产生明亮、易于成像且高信噪比的信号。下一步生成每个基因特异性的荧光特征条码，实现目标基因的定位和识别。最后，使用细胞核和细胞形态信息来鉴定组织切片上的细胞边界，并将细胞边界信息映射到RNA表达图像上，根据位置坐标将转录本分配给每个细胞，从而构建出整张组织切片上亚细胞水平的空间图谱。
Xenium原位分析技术特点
高灵敏性、高特异性：独特的挂锁式探针设计，增强了检测的灵敏性和特异性。
高分辨率：结合原位显微成像的检测方法，实现亚细胞水平的原位基因表达分析，大大提高了空间组学分辨率。
高通量：Xenium载玻片的成像区域大小为12mm x 24mm，一次上机可并行检测两张玻片；满足横截面较大组织研究需求的同时，也可以在一张玻片上检测多张组织切片；目前每张切片可完成数百个靶基因的分析，后期将可实现1000个靶基因的检测。
高灵活性：多种预制Panel可选，也可添加定制多达100个靶基因，满足特定研究的个性化需求。
高样本兼容性：能够识别短或高度降解的转录本，可兼容新鲜冷冻样本(FF)，福尔马林固定石蜡包埋样本(FFPE)及组织矩阵样品(TMA)等各类常见临床转化样品类型。
非破坏性：Xenium的非破坏性分析能够在运行后保持组织形态完整性，可在同一张新鲜冷冻或FFPE切片上获得RNA、IF和形态学（H&E）信息，与组织病理学研究无缝整合。
总之，有了Xenium技术，研究人员就可以利用Xenium技术，以单分子亚细胞分辨率来解析较大的组织区域中关注的数百个靶基因的空间定位及表达特征。
Xenium与Visium技术比较
▪ Visium是结合显微成像和测序技术，不需要先验知识可以进行无偏的转录本检测；Xenium不再依赖测序平台，直接通过原位显微成像技术检测靶RNA的信息。
▪ Visium 的空间分辨率是55微米，不能达到单细胞的水平；Xenium 的光学分辨率是 0.2 微米，它的分辨率可以精确到单个细胞水平，甚至可以精确到亚细胞结构。
▪ Visium 与Xenium都能够对新鲜冷冻组织（FF）和石蜡包埋组织（FFPE）样本进行检测。Visium检测整张切片的全转录组，一次能检测到上万个基因，而Xenium是靶向检测，目前只能检测数百个靶基因。
▪ Visium 与Xenium都可以独立使用，但是强烈推荐这两种技术与单细胞测序技术联合，以获取更高分辨率和通量的数据，实现单细胞水平的空间组学研究，这样可以精准分析细胞间互作及分子调控机制。
