深圳華大生命科學(xué)研究院聯(lián)合多家機(jī)構(gòu)的研究者們，利用華大堪稱(chēng)“超廣角百億像素生命照相機(jī)”的時(shí)空組學(xué)技術(shù)Stereo-seq，首次繪制了四種模式生物胚胎發(fā)育或器官的時(shí)空?qǐng)D譜，包括和人的基因相似度高達(dá)80%的實(shí)驗(yàn)室明星小鼠、參與高中課本里著名的摩爾根雜交實(shí)驗(yàn)的果蠅、胚胎發(fā)育研究的重要模式生物斑馬魚(yú)和植物研究的“網(wǎng)紅”擬南芥。這是首次從時(shí)間和空間維度上對(duì)生命發(fā)育過(guò)程中的基因和細(xì)胞變化過(guò)程進(jìn)行超高精度解析，為認(rèn)知器官結(jié)構(gòu)、生命發(fā)育、人類(lèi)疾病和物種演化提供全新方向。

      Cell出版社官網(wǎng)以時(shí)空組學(xué)聯(lián)盟（STOC）專(zhuān)題的形式發(fā)布了系列成果，其中，基于華大自主研發(fā)的高精度大視場(chǎng)Stereo-seq技術(shù)繪制的小鼠胚胎發(fā)育時(shí)空?qǐng)D譜相關(guān)成果在《細(xì)胞》（Cell）期刊在線(xiàn)發(fā)表，斑馬魚(yú)、果蠅、擬南芥時(shí)空?qǐng)D譜相關(guān)成果在《細(xì)胞》子刊《發(fā)育細(xì)胞》（Developmental Cell）在線(xiàn)發(fā)表。

      為推動(dòng)時(shí)空組學(xué)在生命科學(xué)各個(gè)領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，華大研究院等機(jī)構(gòu)發(fā)起了時(shí)空組學(xué)聯(lián)盟，這是一個(gè)國(guó)際化科學(xué)聯(lián)盟，由來(lái)自哈佛大學(xué)、劍橋大學(xué)、牛津大學(xué)等16個(gè)國(guó)家的80多位科學(xué)家組成。本次專(zhuān)題成果是由華大研究院聯(lián)合時(shí)空組學(xué)聯(lián)盟單位主導(dǎo)的、時(shí)空組學(xué)聯(lián)盟產(chǎn)出的第一批重磅成果，由深圳華大生命科學(xué)研究院聯(lián)合中國(guó)科學(xué)院廣州生物醫(yī)藥與健康研究院、南方科技大學(xué)、華中農(nóng)業(yè)大學(xué)等來(lái)自6個(gè)國(guó)家的32個(gè)科研團(tuán)隊(duì)共同參與完成。研究已通過(guò)倫理審查，嚴(yán)格遵循相應(yīng)法規(guī)和倫理準(zhǔn)則。

      深圳華大生命科學(xué)研究院聯(lián)合國(guó)家基因庫(kù)共同打造時(shí)空組專(zhuān)輯數(shù)據(jù)庫(kù)

      近日，CNGBdb重磅上線(xiàn)的時(shí)空組學(xué)數(shù)據(jù)庫(kù)V1.0版（STOmicsDB）率先建立時(shí)空組數(shù)據(jù)歸檔標(biāo)準(zhǔn)，實(shí)現(xiàn)時(shí)空組學(xué)不同層次數(shù)據(jù)的整合，并形成時(shí)空組學(xué)數(shù)據(jù)生態(tài)圈，是國(guó)際領(lǐng)先的時(shí)空組學(xué)綜合平臺(tái)，致力于促進(jìn)時(shí)空組學(xué)的數(shù)據(jù)探索和學(xué)術(shù)研究。

      作為STOmicsDB的子庫(kù)——時(shí)空組專(zhuān)輯數(shù)據(jù)庫(kù)與Cell專(zhuān)題同期發(fā)布。上述4篇Cell系列模式生物時(shí)空組學(xué)研究成果相關(guān)數(shù)據(jù)庫(kù)/數(shù)據(jù)集均已收錄在時(shí)空組專(zhuān)輯數(shù)據(jù)庫(kù)中。科研人員可以通過(guò)該專(zhuān)輯數(shù)據(jù)庫(kù)快速獲取文獻(xiàn)概要、研究數(shù)據(jù)、分析工具、數(shù)據(jù)可視化分析結(jié)果等關(guān)鍵信息，全面提升文獻(xiàn)要點(diǎn)解讀及數(shù)據(jù)/分析工具搜索效率，促進(jìn)時(shí)空組學(xué)領(lǐng)域科研成果轉(zhuǎn)化及技術(shù)發(fā)展。

      【訪(fǎng)問(wèn)時(shí)空組專(zhuān)輯數(shù)據(jù)庫(kù)】搜索引擎搜索關(guān)鍵詞“國(guó)家基因庫(kù)生命大數(shù)據(jù)平臺(tái)” → 點(diǎn)擊導(dǎo)航欄“Scientific database” → 點(diǎn)擊“STOMICS DataBase” → Collections

      MOSTA: 小鼠器官發(fā)育時(shí)空轉(zhuǎn)錄組圖譜

      研究者們利用Stereo-seq技術(shù)構(gòu)建出了世界上首個(gè)系統(tǒng)清晰的小鼠器官跨時(shí)期空間基因表達(dá)圖譜集。這也是首次在單細(xì)胞分辨率水平上解析空間基因表達(dá)譜，為哺乳動(dòng)物發(fā)育研究提供重要的數(shù)據(jù)參考，推動(dòng)我們更好地認(rèn)識(shí)胚胎的成長(zhǎng)和器官發(fā)生，也為出生缺陷相關(guān)研究提供指導(dǎo)。

      MOSTA通過(guò)交互式可視化，方便用戶(hù)查看和檢索小鼠胚胎各個(gè)基因在不同時(shí)期的空間表達(dá)。用戶(hù)可通過(guò)數(shù)據(jù)庫(kù)主頁(yè)面或?qū)Ш綑冢焖佾@取研究?jī)?nèi)容梗概、時(shí)空聚類(lèi)分析結(jié)果、研究技術(shù)（Stereo-seq）簡(jiǎn)介、研究中使用分析軟件及產(chǎn)生的數(shù)據(jù)資源信息，同時(shí)還能直接下載研究數(shù)據(jù)及分析文件等。

      發(fā)表期刊：Cell

      數(shù)據(jù)編號(hào)：CNP0001543

      專(zhuān)輯數(shù)據(jù)庫(kù)：搜索引擎搜索關(guān)鍵詞“國(guó)家基因庫(kù)生命大數(shù)據(jù)平臺(tái)” → 點(diǎn)擊導(dǎo)航欄“Scientific database” → 點(diǎn)擊“STOMICS DataBase” → Collections → MOSTA

      除了小鼠，科研人員還對(duì)斑馬魚(yú)、果蠅等模式生物的發(fā)育過(guò)程進(jìn)行了研究，構(gòu)建了斑馬魚(yú)和果蠅胚胎發(fā)育的時(shí)空?qǐng)D譜，為胚胎發(fā)育過(guò)程中的模式形成及相關(guān)分子機(jī)理研究提供重要的數(shù)據(jù)參考，也為進(jìn)化過(guò)程中胚胎演化的研究提供了可能。

      ZESTA：斑馬魚(yú)胚胎發(fā)育時(shí)空?qǐng)D譜

      ZESTA利用Stereo-seq技術(shù)分析了斑馬魚(yú)胚胎發(fā)育過(guò)程中基因表達(dá)和調(diào)控網(wǎng)絡(luò)的時(shí)空動(dòng)態(tài)。該數(shù)據(jù)庫(kù)分析了91個(gè)胚胎切片，涵蓋了發(fā)育的前24小時(shí)內(nèi)的6個(gè)關(guān)鍵時(shí)間點(diǎn)，獲得了10x10x15μm3（接近細(xì)胞大?。┓直媛实?52,977個(gè)點(diǎn)的空間坐標(biāo)。 同時(shí)確定了特定組織的空間模塊和共變基因。通過(guò)對(duì)各時(shí)間點(diǎn)的Stereo-seq和scRNA-seq數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合分析，重建了斑馬魚(yú)胚胎發(fā)育過(guò)程中細(xì)胞命運(yùn)轉(zhuǎn)變和分子變化的空間解析發(fā)展軌跡。

      用戶(hù)可通過(guò)數(shù)據(jù)庫(kù)主頁(yè)面或?qū)Ш綑?，快速獲取研究?jī)?nèi)容梗概、時(shí)空和單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組聚類(lèi)分析結(jié)果、空間分辨發(fā)展軌跡、研究技術(shù)（Stereo-seq）簡(jiǎn)介、研究中使用分析軟件及產(chǎn)生的數(shù)據(jù)資源信息，同時(shí)還能直接下載研究數(shù)據(jù)。

      期刊：Developmental Cell

      數(shù)據(jù)編號(hào)：CNP0002220

      專(zhuān)輯數(shù)據(jù)庫(kù)：搜索引擎搜索關(guān)鍵詞“國(guó)家基因庫(kù)生命大數(shù)據(jù)平臺(tái)” → 點(diǎn)擊導(dǎo)航欄“Scientific database” → 點(diǎn)擊“STOMICS DataBase” → Collections → ZESTA

      Flysta3D：果蠅胚胎和幼蟲(chóng)的3D時(shí)空?qǐng)D譜

      Flysta3D旨在管理由Stereo-seq生成的果蠅胚胎和幼蟲(chóng)所有階段的三維空間轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)，通過(guò)可視化和分析感興趣的基因空間表達(dá)模式、聚類(lèi)和注釋3D重建組織特異性的空間轉(zhuǎn)錄組，模擬組織發(fā)育過(guò)程中的發(fā)展軌跡，識(shí)別細(xì)胞信號(hào)通路和基因調(diào)控網(wǎng)絡(luò)，在完整的空間環(huán)境中檢查基因功能等。

      用戶(hù)可通過(guò)數(shù)據(jù)庫(kù)主頁(yè)面或?qū)Ш綑冢焖佾@取研究?jī)?nèi)容梗概、時(shí)空聚類(lèi)分析結(jié)果、3D模型、研究技術(shù)（Stereo-seq）簡(jiǎn)介、研究中使用分析軟件及產(chǎn)生的數(shù)據(jù)資源信息，同時(shí)還能直接下載研究數(shù)據(jù)。

      期刊：Developmental Cell

      數(shù)據(jù)編號(hào)：CNP0002189

      專(zhuān)輯數(shù)據(jù)庫(kù)：搜索引擎搜索關(guān)鍵詞“國(guó)家基因庫(kù)生命大數(shù)據(jù)平臺(tái)” → 點(diǎn)擊導(dǎo)航欄“Scientific database” → 點(diǎn)擊“STOMICS DataBase” → Collections → Flysta3D

      擬南芥葉片單細(xì)胞空間轉(zhuǎn)錄組圖譜

      為攻克長(zhǎng)期以來(lái)研究人員無(wú)法對(duì)植物葉片中高度相似細(xì)胞類(lèi)型的分子特征進(jìn)行有效解析的難題，研究人員還基于Stereo-seq技術(shù)成功開(kāi)發(fā)出適用于植物的單細(xì)胞空間組技術(shù)，并將此技術(shù)應(yīng)用于植物葉片細(xì)胞的空間組學(xué)研究。該技術(shù)將會(huì)應(yīng)用于植物基礎(chǔ)科學(xué)研究和作物育種研究中，如在水稻、小麥和玉米等作物的種子發(fā)育和抗旱、耐高溫和耐鹽等機(jī)制解析中進(jìn)行優(yōu)勢(shì)關(guān)鍵基因的挖掘，為高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、抗逆作物品系的培育貢獻(xiàn)力量。

      該數(shù)據(jù)集包含由植物細(xì)胞壁染色與Stereo-seq高分辨率空間轉(zhuǎn)錄組技術(shù)相結(jié)合產(chǎn)生的數(shù)據(jù)，展示了擬南芥葉片中的第一個(gè)原位單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組分析。同時(shí)此研究證明了從主脈到葉緣存在細(xì)胞類(lèi)型特異性空間基因表達(dá)梯度。重建這些梯度，首次根據(jù)特定細(xì)胞類(lèi)型的空間分布顯示其發(fā)育軌跡。用戶(hù)可通過(guò)數(shù)據(jù)集頁(yè)面快速獲取研究?jī)?nèi)容梗概、樣本信息、時(shí)空聚類(lèi)分析結(jié)果，同時(shí)還能直接下載研究數(shù)據(jù)。

      期刊：Developmental Cell

      數(shù)據(jù)編號(hào)：CNP0002618

      專(zhuān)輯數(shù)據(jù)庫(kù)：搜索引擎搜索關(guān)鍵詞“國(guó)家基因庫(kù)生命大數(shù)據(jù)平臺(tái)” → 點(diǎn)擊導(dǎo)航欄“Scientific database” → 點(diǎn)擊“STOMICS DataBase” → Collections → ACSTA

      未來(lái)，時(shí)空組專(zhuān)輯數(shù)據(jù)庫(kù)將持續(xù)收錄時(shí)空組學(xué)領(lǐng)域最新研究成果，為廣大科研人員提供最全面的文獻(xiàn)可視化解讀綜合信息，助力時(shí)空組領(lǐng)域技術(shù)創(chuàng)新發(fā)展，促進(jìn)器官結(jié)構(gòu)、生命發(fā)育、物種演化、人類(lèi)疾病等方向的重新認(rèn)知及深入研究。

      參考文獻(xiàn)：

      https://www.cell.com/consortium/spatiotemporal-omics