國家“十四五”戰(zhàn)略規(guī)劃中明確提出了我國生物醫(yī)藥產(chǎn)業(yè)要推動(dòng)以創(chuàng)新引領(lǐng)的發(fā)展路線，空間組學(xué)技術(shù)作為極具潛力的前沿新興生物技術(shù)，將有望成為我國健康產(chǎn)業(yè)發(fā)展之路的關(guān)鍵技術(shù)引擎之一。

其中空間代謝組學(xué)專注于研究新陳代謝在健康和疾病中的關(guān)鍵作用，該領(lǐng)域涉及包括：腫瘤微環(huán)境、免疫細(xì)胞在穩(wěn)態(tài)和免疫治療期間的功能、宿主和微生物群之間的相互作用及其對(duì)炎癥的影響、表觀遺傳學(xué)的代謝調(diào)節(jié)以及機(jī)體感染期間的代謝失調(diào)和炎癥^[3]。上述基礎(chǔ)研究可以幫助科研人員探究復(fù)雜疾病，如：阿爾茨海默病和類風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎的機(jī)制、腫瘤代謝微環(huán)境與腫瘤免疫逃逸、篩選生物標(biāo)志物、探索腫瘤耐藥機(jī)制與精準(zhǔn)用藥等^[4]。

空間組學(xué)的發(fā)展，為推動(dòng)開發(fā)新一代分子水平的“細(xì)胞圖譜”提供了路徑，通過將成像技術(shù)與DNA測(cè)序的特異性和分辨率相結(jié)合，在分子水平上詳細(xì)描述了發(fā)生在人類和其他物種身上的無數(shù)生物過程。例如，利用空間組學(xué)，科學(xué)家們找到了兩棲動(dòng)物美西螈受傷大腦的自我愈合機(jī)制^[5]，發(fā)現(xiàn)腫瘤中的各種細(xì)胞類型定制治療方案^[6]。

在生物體組織系統(tǒng)中，細(xì)胞的功能與其空間位置和周圍的微環(huán)境密切相關(guān)，探索細(xì)胞在空間環(huán)境中的功能對(duì)于發(fā)現(xiàn)生物信息過程至關(guān)重要^[7]。以往的生物學(xué)研究往往依賴于將細(xì)胞和組織研磨成均一的樣本進(jìn)行分析，雖然這種方法能提供豐富的分子信息，但無法了解這些分子在生物體內(nèi)的具體位置，而空間信息對(duì)于理解生物過程及其關(guān)鍵。

比如惡性腫瘤的發(fā)展不僅涉及到突變的累積，還與腫瘤微環(huán)境中各種細(xì)胞類型的相互作用有關(guān)，同時(shí)會(huì)隨著腫瘤進(jìn)展不斷演變。傳統(tǒng)的單細(xì)胞測(cè)序雖然已成為研究腫瘤異質(zhì)性的重要工具，但缺乏分析細(xì)胞空間信息的能力。單一的分子水平數(shù)據(jù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不足以揭示癌癥或其他復(fù)雜疾病的全貌，而空間組學(xué)的出現(xiàn)為解決這一難題提供了可能。

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第二部“空間多組學(xué)”即將上映

丹納赫生命科學(xué)可提供空間組學(xué)整體解決方案，助力深入理解疾病機(jī)制，開發(fā)更高效的工作流程和研發(fā)更有效的治療方法。

1. He, L., Wang, W., Dang, K., etal. Integration of single-cell transcriptome and proteome technologies: Toward spatial resolution levels. 2023, VIEW, 4: 20230040.

2.  World Economic Forum, 2023. Top 10 Emerging Technologies of 2023 report.

3. Alexandrov.T. Spatial metabolomics and imaging mass spectrometry in the age of artificial intelligence. Annual review of biomedical data science. 2020, 3: 61.

4. DeBerardinis, R.J. and Keshari, K.R. Metabolic analysis as a driver for discovery, diagnosis, and therapy. Cell. 2022, 185: 2678 .

5. Lust, Katharina, Ashley Maynar, Toma?s Gomes, et al. Single-Cell Analyses of Axolotl Telencephalon Organization. Neurogenesis and Regeneration. Science, 2022, 377: 1061.

6. JJ Zhang, JH Yin, H Yang, et al., Spatiotemporal Omics-Refining the Landscape of Precision Medicine. Life Medicine, 2022,1 : 84.

7. Bressan, D., Battistoni, G. and Hannon, G.J. The dawn of spatial omics. Science, 2023, 381, 499.