Nature Methods：中国科学院彭广敦开发新的空间多组学技术，解密小鼠脑发育的时空谱系

大脑是一个复杂的组织，其功能依赖于协调的分子特征。然而，目前对大脑空间组织的分子注释是不够的。

2023年5月25日，中国科学院广州生物医药与健康研究院彭广敦团队合作在Nature Methods 在线发表了题为“Simultaneous profiling of spatial gene expression and chromatin accessibility during mouse brain development”的研究论文，该研究报道了基于微流控索引的转座酶可及染色质和RNA测序 的空间分析(MISAR-seq)，这是一种染色质可及性和基因表达的空间分辨联合分析方法。通过对发育中的小鼠大脑应用MISAR-seq，该研究探索了小鼠大脑发育过程中的组织结构和时空调控逻辑。

该研究报道了染色质可及性和转录组的空间分辨联合分析(MISAR-seq)的方法，并将其应用于发育中的小鼠大脑。MISAR-seq能够在一系列脑解剖区域中生成高质量的转录组开放染色质数据，以解开支撑脑组织复杂结构组织的时空基因调控机制。

大脑是一个复杂的器官，由空间组织和功能相互联系的神经元、胶质细胞和其他非神经细胞组成。理解大脑发育和功能的切入点是通过可扩展和无偏倚的单细胞多组学方法注释大脑的细胞图谱。脑发育和脑细胞成熟过程已经通过多种单细胞分析技术进行了描述，例如单细胞或核RNA测序(sc或snRNA-seq)，转座酶可及染色质(ATAC)的单核测序(snATAC-seq)和单细胞多组学，它提供了分子属性和遗传程序的途径，这些程序支撑着大脑中多种细胞类型的细胞命运和细胞功能。随着空间转录组技术的出现，大脑的分子细胞结构得到了进一步的研究。然而，定义大脑功能的构建模块的直接挑战在于破译复杂的基因调控网络，例如，在形成组织的过程中，染色质修饰与其转录输出之间的联系。

空间多组学可以将基因组、表观基因组、转录组和蛋白质组在空间水平上的测量联系起来，揭示调控和功能机制。最近，空间转录组技术在不同的平台上迅速出现，扩大了研究人员对生物网络相互作用的理解工具包。然而，有必要在大尺度的空间背景下同时分析基因表达和调控基因组信息。该研究报道了染色质可及性和转录组的空间分辨联合分析(MISAR-seq)的方法，并将其应用于发育中的小鼠大脑。MISAR-seq能够在一系列脑解剖区域中生成高质量的转录组开放染色质数据，以解开支撑脑组织复杂结构组织的时空基因调控机制。

通过MISAR-seq分析大脳皮质发生的分子动力学和标准基因网络（图源自Nature Methods ）

虽然该研究只展示了胎儿脑组织的数据，但MISAR-seq已经适用于其他组织，如肿瘤和成人脑样本，并取得了类似的效果。该研究团队预计MISAR-seq将与广泛的组织类型兼容，并可纳入其他空间组学方法或分析管道。

原文链接：

https://www.nature.com/articles/s41592-023-01884-1