《細(xì)胞》重磅：華大新技術(shù)竟能“直播”細(xì)胞與微生物之間的悄悄話！

8月28日，華大生命科學(xué)研究院牽頭建設(shè)的基因組多維解析技術(shù)全國重點實驗室，聯(lián)合多家頂尖機構(gòu)共同開發(fā)的創(chuàng)新技術(shù)Stereo-seq V2，在國際頂級學(xué)術(shù)期刊《細(xì)胞》（

Cell

該技術(shù)攻克了困擾醫(yī)學(xué)界多年的福爾馬林固定石蠟包埋（FFPE）樣本分析難題，并實現(xiàn)了在同一張組織切片上，同時對人體細(xì)胞（宿主）和入侵微生物的基因活動進(jìn)行高分辨率“現(xiàn)場直播”。

▲論文首頁截圖

這項技術(shù)如同一把“萬能鑰匙”，打開了全球各地大量存檔臨床樣本的“黑匣子”，喚醒這些沉睡的醫(yī)學(xué)寶藏，推動生命科學(xué)研究從“看見細(xì)胞”邁向“看懂細(xì)胞與微生物戰(zhàn)場”的精準(zhǔn)醫(yī)學(xué)新時代。

應(yīng)用場景倒逼創(chuàng)新：為何要“喚醒”睡美人？

在世界各地的醫(yī)院病理科，保存著海量的FFPE樣本。FFPE是一種經(jīng)典的生物組織保存技術(shù)，可以理解為制作“組織標(biāo)本琥珀”。醫(yī)生從患者身上取下組織（如腫瘤活檢），先用福爾馬林溶液將其“定格”在生病那一刻的狀態(tài)，再用石蠟包裹起來，使其可以在室溫下長期保存。這個過程就像把一朵鮮花做成永生花，封存了它的形態(tài)和生物信息。

這個巨大的樣本庫，是一個無價的疾病“時間膠囊”寶庫，記錄了無數(shù)疾病發(fā)生、發(fā)展的完整過程。然而，福爾馬林這把“時間鎖”在固定的同時，也對組織內(nèi)的遺傳物質(zhì)，尤其是RNA，造成了嚴(yán)重的破壞。它的降解，就像一本珍貴的古籍被水浸泡后字跡模糊、書頁粘連，傳統(tǒng)技術(shù)難以有效讀取其中的信息。因此，如何解鎖這些“時間膠囊”，讓它們開口講述疾病的故事，成為精準(zhǔn)醫(yī)療領(lǐng)域一個亟待解決的痛點。正是這種強烈的臨床應(yīng)用需求，促使了Stereo-seq V2技術(shù)的誕生。

▲Stereo-seq V2應(yīng)用于不同保存年限的FFPE乳腺癌樣本

Stereo-seq V2：一把解鎖三大難題的“萬能鑰匙”

面對FFPE樣本RNA嚴(yán)重降解、分子交聯(lián)、信息捕獲不全等挑戰(zhàn)，研究團隊開發(fā)的Stereo-seq V2技術(shù)給出了解決方案。

突破一：修復(fù)“古籍”，讓信息重現(xiàn)。針對FFPE樣本RNA的分子交聯(lián)和降解問題，Stereo-seq V2開發(fā)了一套創(chuàng)新的“修復(fù)”流程。就像一位文物修復(fù)專家，先用技術(shù)溫和地解開粘連的書頁（解交聯(lián)），再用一把“萬能鑰匙”——隨機引物，去捕捉書頁上殘存的每一個文字片段（RNA片段）。即使是在RNA完整性極差（DV200＜30%）的樣本中，該技術(shù)依然能清晰地繪制出腫瘤內(nèi)部的基因表達(dá)地圖，精確區(qū)分出癌區(qū)、免疫細(xì)胞浸潤區(qū)和壞死區(qū)。這意味著，全球醫(yī)院里沉睡的FFPE樣本庫，從此可以被“喚醒”用于前沿研究。

突破二：“萬能鑰匙”捕獲全部信息。此前的空間組學(xué)技術(shù)，大多使用一種叫“poly(T)”的探針，只能捕獲polyA尾的mRNA。兼容FFPE樣本的技術(shù)，多采用探針捕獲的技術(shù)路線，因此只能捕獲預(yù)設(shè)的基因集，而且基本都是蛋白編碼基因。而Stereo-seq V2使用的隨機引物，則是一把“萬能鑰匙”，它可以無差別地捕獲樣本中幾乎所有類型的RNA分子。這不僅讓我們能檢測到更多的基因，發(fā)現(xiàn)大量以往被忽略的“微弱信號”，更關(guān)鍵的是，它能實現(xiàn)基因全長均勻覆蓋，相當(dāng)于對基因信息進(jìn)行無死角掃描，讓我們能看清腫瘤細(xì)胞和正常細(xì)胞相比，究竟是如何“抄錯作業(yè)”（發(fā)生特異性可變剪接），并制造出那些幫助自己為非作歹的“異常蛋白質(zhì)”。

突破三：繪制“戰(zhàn)場地圖”，首次看清敵我雙方。這是Stereo-seq V2最具革命性的突破。在感染性疾病或腫瘤中，人體細(xì)胞與病原體、腫瘤細(xì)胞的互動，就像一場復(fù)雜的戰(zhàn)爭。傳統(tǒng)技術(shù)要么只能觀察我方陣地（宿主細(xì)胞），要么需要提前知道敵人是誰，才能用特定“偵察兵”（探針）去尋找，如同盲人摸象。

Stereo-seq V2能夠在不預(yù)設(shè)目標(biāo)的情況下，同時捕獲并定位樣本中所有人類基因和微生物的RNA。這相當(dāng)于為科學(xué)家提供了一張超高分辨率的“戰(zhàn)場實時地圖”，上面清晰地標(biāo)出了我方部隊（各類免疫細(xì)胞）的部署，以及敵軍（如結(jié)核桿菌）的藏身之處和活動軌跡。

▲Stereo-seq V2檢測結(jié)核桿菌感染小鼠肺臟的免疫動態(tài)變化

在對結(jié)核病的研究中，研究團隊不僅精確描繪了結(jié)核桿菌在肺部隨時間的動態(tài)分布，更在空間上抓了現(xiàn)行：他們發(fā)現(xiàn)了一群專門針對結(jié)核桿菌的“特種部隊”——特異性B細(xì)胞克隆，并觀察到這些細(xì)胞正聚集在感染灶周圍，一邊戰(zhàn)斗一邊“升級裝備”（抗體親和力成熟）。這一發(fā)現(xiàn)為疫苗和抗體藥物研發(fā)提供了精準(zhǔn)靶標(biāo)。

創(chuàng)新浪潮迭起，中國技術(shù)正逐一叩開生命科學(xué)“黑匣子”

Stereo-seq V2的出現(xiàn)，將是空間組學(xué)技術(shù)從實驗室走向臨床應(yīng)用的一個里程碑。其影響是深遠(yuǎn)且多方面的。在腫瘤精準(zhǔn)醫(yī)療領(lǐng)域，醫(yī)生將能夠通過分析乳腺癌等樣本，識別出與患者預(yù)后密切相關(guān)的基因拷貝數(shù)變異，甚至發(fā)現(xiàn)導(dǎo)致耐藥的新型基因剪接異構(gòu)體，從而為個性化治療提供決策依據(jù)。對于棘手的感染性疾病，它能直接在組織切片上定位疑難病原體，并評估宿主的免疫反應(yīng)，指導(dǎo)精準(zhǔn)用藥。在抗體藥物研發(fā)方面，該技術(shù)能夠快速發(fā)現(xiàn)并定位病原體特異性中和抗體克隆，加速抗體藥物篩選。此外，其強大的解析能力也必將在神經(jīng)科學(xué)和發(fā)育生物學(xué)等領(lǐng)域大放異彩，助力科學(xué)家們對珍貴的存檔腦組織等樣本進(jìn)行高分辨率空間圖譜分析。

在一周前的8月22日，。該技術(shù)的發(fā)布標(biāo)志著中國在細(xì)胞組學(xué)技術(shù)領(lǐng)域取得原創(chuàng)性引領(lǐng)成果，推動單細(xì)胞測序擺脫往往只能獲取單一分子層面信息的“平面解析”模式，邁向兼顧多模態(tài)信息具備“立體洞察”能力的脫“單”時代。

從Stereo-cell打破單細(xì)胞測序局限，到Stereo-seq V2打開FFPE樣本“黑匣子”、解鎖宿主-微生物互作奧秘，華大正聯(lián)合多個機構(gòu)持續(xù)為生命科學(xué)領(lǐng)域提供原創(chuàng)性的“中國工具”和“中國方案”。Stereo-seq V2不僅是一項技術(shù)升級，更是一個強大的生命數(shù)據(jù)引擎，它將驅(qū)動基礎(chǔ)研究、臨床診斷和新藥研發(fā)進(jìn)入一個更加精準(zhǔn)、全面和原位的空間多組學(xué)時代。

基因組多維解析技術(shù)全國重點實驗室徐訊研究員、廖莎研究員、李楊博士，同濟大學(xué)附屬上海市肺科醫(yī)院陳昶教授，中國醫(yī)學(xué)科學(xué)院北京協(xié)和醫(yī)學(xué)院病原生物學(xué)研究所劉海鷹研究員為本文的共同通訊作者。華大生命科學(xué)研究院趙宇博士、李楊博士、何穎博士、劉怡、李薪星、李兆勛，以及同濟大學(xué)附屬上海市肺科醫(yī)院吳俊琪醫(yī)師等為本文的共同第一作者。本研究獲得了國家重點研發(fā)計劃、國家自然科學(xué)基金、浙江省科學(xué)技術(shù)廳等項目的資助。

參考文獻(xiàn)：

Zhao et al., Stereo-seq V2: Spatial mapping of total RNA on FFPE sections with high resolution. Cell. 2025. doi:10.1016/j.cell.2025.08.008