Visium和Xenium基因表達技術檢測靈敏度及分辨率詳細說明和對比_abio生物試劑品牌網
Why Spatial
新型空間轉錄組學工具將傳統成像與分子分析相結合，為您提供所關注生物學現象的更完整圖景。無論您是試圖解析神經系統復雜性的神經科學家、致力于更清晰揭示癌癥中腫瘤微環境的轉化研究人員，還是在探索其他眾多問題中的任何一個，空間層面的見解都為您的研究項目打開了新的大門。鑒于這些方法的前景及其日益廣泛的應用，相關問題已從 “我為什么要開展空間生物學研究？” 轉變為 “我想通過空間生物學實現什么目標 —— 以及我應該如何開展這項研究？”
為了幫助您提出自己想探究的問題，10x Genomics開發了兩種互補的空間轉錄組學方法，用于超高 plex 水平的高分辨率空間分析：一種是基于 NGS（二代測序）的全轉錄組 Visium 空間基因表達技術；另一種是 Xenium基于靶向成像原位基因表達檢測技術，目前最大的Panel是Xenium Prime 5K，即5000-plex基因檢測。哪種方法最適合您當前的應用，或者它們是否應該結合使用，取決于您的研究項目、研究目標以及實際考量因素。
在這里我們就兩種技術的檢測靈敏度以及分辨率進行詳細的說明和對比，并將10x Genomics今年最新上市的兩款空間產品Visium HD 3’ 和Xenium Protein介紹給大家。
靈敏度
靈敏度指檢測轉錄本的能力強弱。雖然在空間技術領域中這一術語的使用范圍往往較廣，但它可以細分為：單基因靈敏度、基因檢出率和轉錄本豐度。
在評估單基因靈敏度時，Xenium 檢測到的每個基因的轉錄本數量約為 Visium HD 的 3.18 。不過我們注意到，這一計算結果會受到 Visium HD 所用測序深度的影響（Visium HD數據集平均飽和度為 65.43%）。在檢測轉錄本豐度時，Visium HD 總體檢測到的轉錄本數量平均約為 Xenium Prime 5K 的 1.54 。
在這組實驗中，Xenium Prime 5K 的單基因靈敏度高于 Visium HD。而 Visium HD 在基因檢出率和轉錄本豐度方面則優于 Xenium。這主要是因為 Visium 可捕獲全轉錄組數據，而 Xenium Prime 5K 僅靶向約 5000 個基因。此外，我們強調測序飽和度是因為，對于部分（并非所有）組織類型而言，當測序深度超過我們為 Visium HD 推薦的深度時，可能會提高單基因靈敏度。這使得在某些組織和 / 或樣本中，轉錄本豐度和單基因靈敏度在一定程度上可通過測序深度進行調整（請參考10x Technical Note, CG000775 Xenium Prime 5K Gene Expression Workflow, Analysis & Data Highlights）。
分辨率
涉及轉錄本的定位，即轉錄本被分配到特定的組織區域還是細胞，以及能夠觀察到轉錄本的最細微細節水平。
在 Visium HD 中，轉錄本被分配到一個比大多數單個細胞小得多的區域。具體來說，結合的探針通過 CytAssist 儀器精確轉移到捕獲區，該捕獲區有一片連續的寡核苷酸小方塊，這些寡核苷酸排列成數百萬個 2×2 μm 的帶條形碼方塊。這種基于測序的空間條形碼讀取，隨后以這些 2×2 μm 的方塊以及多種bin大小（包括 8×8 μm 的bin，這是10x 推薦的分析起始bin大小）輸出。
由于這些方塊比單個細胞小，這種方法能夠表征每個bin中存在的主要細胞類型。鑒于這種bin策略以及真核細胞的平均大?。?0 至 100 μm），每個bin區域可能涵蓋不止一個細胞的組成部分，因此，bin的分析方法提供了我們所說的單細胞級分辨率。Space Ranger4.0版本分析軟件更新，在提供高清H&E 顯微鏡圖像時，會自動對 Visium HD 和 Visium HD 3' 數據執行基于細胞核的細胞分割。
Xenium 原位技術可將轉錄本分配到單個細胞。在 Xenium 運行過程中，每個轉錄本都會被分配到組織內的 X-Y-Z 坐標上。隨后，儀器會在運行期間執行多模態細胞分割，該過程利用多種形態學染色方法和專門構建的人工智能算法來識別單個細胞的邊界。
之后，根據這些邊界及其空間坐標，每個轉錄本會被分配到相應的細胞中，且在細胞內的定位精度達到納米級（X-Y 方向定位誤差＜50 納米，Z 方向定位誤差＜100 納米）。
Visium HD 3’ Gene Expression
產品亮點
在使用 Visium CytAssist 之前，需通過組織切片、染色以及在載玻片上成像的方式制備組織切片。隨后，將兩張組織切片和一張雙捕獲區 Visium HD 切片放入 CytAssist 儀器中，使組織切片與兩個 Visium 捕獲區對齊。在儀器內部，首先會拍攝一張明場圖像，為后續的數據分析提供空間定位。接著，對組織進行透化處理，使組織中的 mRNA 分子能夠被 Visium HD 切片表面的 poly (dT) 序列捕獲。被捕獲的 mRNA 分子會經過逆轉錄過程，在完成第二鏈合成后，這些產物會被轉移到試管中，從而啟動基因表達文庫的構建流程。對于完全被組織覆蓋的 6.5×6.5 毫米捕獲區，建議最終的基因表達文庫測序深度至少達到 550 M reads pAIrs。
Xenium Protein
Xenium原位蛋白檢測方案包含一套全面的 27 種免疫腫瘤標志物。這些標志物被分為 6 個不同的亞組，每個亞組包含 3-4 種標志物。Xenium 蛋白亞組設計為可整體運行或模塊化運行，這種模塊化設計具有靈活性和易用性，因為預設的檢測組合無需進一步優化，且適用于多種組織類型。
所包含的標志物經過精心篩選，可提供穩定可靠的檢測結果，能夠實現全面的細胞分型以及對免疫微環境和腫瘤微環境的空間特征分析。
這些靈活的亞組與包含少于 500 個基因的基因 panel（即開即用型和定制化 RNA）以及人類福爾馬林固定石蠟包埋（FFPE）組織兼容。能讓您在同一張組織切片上實現真正的空間多組學分析，對免疫和腫瘤微環境進行全面的細胞分型和空間表征。
北京怡美通德科技發展有限公司是10x Genomics的官方授權代理商，代理美國10x Genomics公司生產的Chromium單細胞測序建庫系列產品、Visium空間轉錄組系列產品以及Xenium組織空間原位分析系統，提供儀器配套的試劑耗材供貨、產品演示實驗、產品安裝、使用培訓以及售前售后技術咨詢、生物信息學分析等相關技術服務。
如果您想了解更多關于10x Genomics的信息，歡迎掃描下方二維碼填寫信息，我們會在第一時間與您聯系！
新型空間轉錄組學工具將傳統成像與分子分析相結合，為您提供所關注生物學現象的更完整圖景。無論您是試圖解析神經系統復雜性的神經科學家、致力于更清晰揭示癌癥中腫瘤微環境的轉化研究人員，還是在探索其他眾多問題中的任何一個，空間層面的見解都為您的研究項目打開了新的大門。鑒于這些方法的前景及其日益廣泛的應用，相關問題已從 “我為什么要開展空間生物學研究？” 轉變為 “我想通過空間生物學實現什么目標 —— 以及我應該如何開展這項研究？”
為了幫助您提出自己想探究的問題，10x Genomics開發了兩種互補的空間轉錄組學方法，用于超高 plex 水平的高分辨率空間分析：一種是基于 NGS（二代測序）的全轉錄組 Visium 空間基因表達技術；另一種是 Xenium基于靶向成像原位基因表達檢測技術，目前最大的Panel是Xenium Prime 5K，即5000-plex基因檢測。哪種方法最適合您當前的應用，或者它們是否應該結合使用，取決于您的研究項目、研究目標以及實際考量因素。
在這里我們就兩種技術的檢測靈敏度以及分辨率進行詳細的說明和對比，并將10x Genomics今年最新上市的兩款空間產品Visium HD 3’ 和Xenium Protein介紹給大家。
靈敏度
靈敏度指檢測轉錄本的能力強弱。雖然在空間技術領域中這一術語的使用范圍往往較廣，但它可以細分為：單基因靈敏度、基因檢出率和轉錄本豐度。
- 單基因靈敏度：指檢測方法能夠檢測到的每個基因的轉錄本數量。這在差異基因表達分析、稀有轉錄本檢測、基因異構體及變異體檢測等應用中至關重要。結合基因檢出率（見下文），該指標有助于確定檢測方法的動態范圍。
- 基因檢出率：在單基因靈敏度、檢測多重水平和組織類型的影響下，每個細胞或組織區域能夠檢測到的不同轉錄本種類數量?；驒z出率在基于發現的研究應用中具有不可估量的價值，例如表征健康和 / 或疾病狀態下目標組織的特征。
- 轉錄本豐度：每個細胞或組織區域檢測到的轉錄本總數?？捎糜谧R別整體基因表達的大規模變化。其計算取決于檢測方法的單基因靈敏度、基因檢出率、檢測 多重水平以及所分析的組織總面積。
在評估單基因靈敏度時，Xenium 檢測到的每個基因的轉錄本數量約為 Visium HD 的 3.18 。不過我們注意到，這一計算結果會受到 Visium HD 所用測序深度的影響（Visium HD數據集平均飽和度為 65.43%）。在檢測轉錄本豐度時，Visium HD 總體檢測到的轉錄本數量平均約為 Xenium Prime 5K 的 1.54 。
在這組實驗中，Xenium Prime 5K 的單基因靈敏度高于 Visium HD。而 Visium HD 在基因檢出率和轉錄本豐度方面則優于 Xenium。這主要是因為 Visium 可捕獲全轉錄組數據，而 Xenium Prime 5K 僅靶向約 5000 個基因。此外，我們強調測序飽和度是因為，對于部分（并非所有）組織類型而言，當測序深度超過我們為 Visium HD 推薦的深度時，可能會提高單基因靈敏度。這使得在某些組織和 / 或樣本中，轉錄本豐度和單基因靈敏度在一定程度上可通過測序深度進行調整（請參考10x Technical Note, CG000775 Xenium Prime 5K Gene Expression Workflow, Analysis & Data Highlights）。
分辨率
涉及轉錄本的定位，即轉錄本被分配到特定的組織區域還是細胞，以及能夠觀察到轉錄本的最細微細節水平。
在 Visium HD 中，轉錄本被分配到一個比大多數單個細胞小得多的區域。具體來說，結合的探針通過 CytAssist 儀器精確轉移到捕獲區，該捕獲區有一片連續的寡核苷酸小方塊，這些寡核苷酸排列成數百萬個 2×2 μm 的帶條形碼方塊。這種基于測序的空間條形碼讀取，隨后以這些 2×2 μm 的方塊以及多種bin大小（包括 8×8 μm 的bin，這是10x 推薦的分析起始bin大小）輸出。
由于這些方塊比單個細胞小，這種方法能夠表征每個bin中存在的主要細胞類型。鑒于這種bin策略以及真核細胞的平均大?。?0 至 100 μm），每個bin區域可能涵蓋不止一個細胞的組成部分，因此，bin的分析方法提供了我們所說的單細胞級分辨率。Space Ranger4.0版本分析軟件更新，在提供高清H&E 顯微鏡圖像時，會自動對 Visium HD 和 Visium HD 3' 數據執行基于細胞核的細胞分割。
Xenium 原位技術可將轉錄本分配到單個細胞。在 Xenium 運行過程中，每個轉錄本都會被分配到組織內的 X-Y-Z 坐標上。隨后，儀器會在運行期間執行多模態細胞分割，該過程利用多種形態學染色方法和專門構建的人工智能算法來識別單個細胞的邊界。
之后，根據這些邊界及其空間坐標，每個轉錄本會被分配到相應的細胞中，且在細胞內的定位精度達到納米級（X-Y 方向定位誤差＜50 納米，Z 方向定位誤差＜100 納米）。
Visium HD 3’ Gene Expression
產品亮點
- 新鮮冷凍組織樣本的多物種兼容性；
- 可實現De novo發現，包括isoform可變剪切、BCR/TCR 和 SNV 檢測的可行性；
- 檢測方法不依賴物種，且與蘇木精 - 伊紅（H&E）染色的新鮮冷凍組織切片兼容
在使用 Visium CytAssist 之前，需通過組織切片、染色以及在載玻片上成像的方式制備組織切片。隨后，將兩張組織切片和一張雙捕獲區 Visium HD 切片放入 CytAssist 儀器中，使組織切片與兩個 Visium 捕獲區對齊。在儀器內部，首先會拍攝一張明場圖像，為后續的數據分析提供空間定位。接著，對組織進行透化處理，使組織中的 mRNA 分子能夠被 Visium HD 切片表面的 poly (dT) 序列捕獲。被捕獲的 mRNA 分子會經過逆轉錄過程，在完成第二鏈合成后，這些產物會被轉移到試管中，從而啟動基因表達文庫的構建流程。對于完全被組織覆蓋的 6.5×6.5 毫米捕獲區，建議最終的基因表達文庫測序深度至少達到 550 M reads pAIrs。
Xenium Protein
Xenium原位蛋白檢測方案包含一套全面的 27 種免疫腫瘤標志物。這些標志物被分為 6 個不同的亞組，每個亞組包含 3-4 種標志物。Xenium 蛋白亞組設計為可整體運行或模塊化運行，這種模塊化設計具有靈活性和易用性，因為預設的檢測組合無需進一步優化，且適用于多種組織類型。
所包含的標志物經過精心篩選，可提供穩定可靠的檢測結果，能夠實現全面的細胞分型以及對免疫微環境和腫瘤微環境的空間特征分析。
這些靈活的亞組與包含少于 500 個基因的基因 panel（即開即用型和定制化 RNA）以及人類福爾馬林固定石蠟包埋（FFPE）組織兼容。能讓您在同一張組織切片上實現真正的空間多組學分析，對免疫和腫瘤微環境進行全面的細胞分型和空間表征。
北京怡美通德科技發展有限公司是10x Genomics的官方授權代理商，代理美國10x Genomics公司生產的Chromium單細胞測序建庫系列產品、Visium空間轉錄組系列產品以及Xenium組織空間原位分析系統，提供儀器配套的試劑耗材供貨、產品演示實驗、產品安裝、使用培訓以及售前售后技術咨詢、生物信息學分析等相關技術服務。
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