非编码RNA（ncRNA）在生物学和医学领域的重要性不容小觑，它们虽然不直接编码蛋白质，却在基因表达调控、疾病发生发展以及细胞功能调控中扮演着关键角色。ncRNA的异常表达与多种疾病的发生密切相关，包括癌症、神经系统疾病和心血管疾病等，使其成为疾病诊断和治疗的潜在生物标志物和靶点。此外，ncRNA在调控网络中的多功能性为药物开发提供了新的方向。
Cell 50周年特辑综述（上） | small RNA与lncRNA的过去、现在和未来中，已梳理了它们在作用机制上的研究进展，以及对这些RNA在生理与病理学功能上的认识。本篇推文，将介绍华大时空组学基于随机探针技术开发的时空转录组FFPE产品方案。
由于随机探针不受poly A的限制，该方案可同时实现mRNA和ncRNA的原位捕获，并通过空间条形码（Coordinate ID，CID）还原回空间位置，利用FFPE样本实现全物种转录组空间表达图谱的构建及多样化的分析内容，助力临床科研深入理解疾病的发生与发展机制。
基于时空转录组FFPE，我们在人CRC样本中同时成功捕获到了mRNAs 和ncRNAs。其中，ncRNA包括管家型ncRNA，如snRNA、snoRNA，调节型ncRNA，如miRNA、scaRNA，以及lncRNA。各类ncRNA的捕获比例可参考下图。
时空转录组FFPE在人CRC样本中捕获mRNA和ncRNA的数量
由于small RNA的作用机制研究已相对清晰，我们利用FFPE肺癌样本，进一步深入分析了lncRNA的空间表现及作用机制，以期为lncRNA多样化作用模式的探索提供有力帮助，让我们一起看一看分析的关键结果吧。
时空转录组FFPE揭示了肺癌FFPE样本中lncRNA的空间分布特征
应用时空转录组FFPE可获取肺癌样本中mRNAs和lncRNAs的空间分布信息，从而研究其细胞起源、细胞内的分子活动以及细胞间的通信，并解析肿瘤免疫微环境（TME）。
使用空间转录组数据鉴定了肺癌的七种主要的细胞类型，并验证了这些细胞类型对应的标记基因的特异性表达。同时采用Leiden方法，将数据聚类成11个簇，聚类结果与病理学家的注释相一致。
肺癌中肿瘤免疫微环境（TME）的空间转录组分布特征
（A）空间转录组数据鉴定肺癌的七种细胞类型；（B）七种细胞类型对应的标记基因的特异性表达；（C）Leiden方法聚类数据为11簇；（D）聚类结果与病理注释相符
时空转录组FFPE描绘了IncRNA的表达图谱及空间分布模式，并揭示了其与mRNA的相互作用。基于时空转录组FFPE我们成功捕获到大量的lncRNAs，其中某些lncRNAs具有独特的空间表达模式，如MALAT1和NEAT1。此外，还发现一些mRNAs与lncRNAs呈现共表达模式。例如，PTPN13的表达模式与MALAT1一致，这表明lncRNAs可能对mRNAs表达具有潜在的调控作用。
lncRNAs的空间表达模式以及其与mRNAs的相互作用
（A-B）bin50分辨率下所有lncRNAs的UMI和基因数的整体空间分布；（C-D）具有空间表达模式的 lncRNA，如MALAT1、NEAT1；（E-F）PTPN13的空间表达模式与MALAT1一致
该研究揭示了恶性细胞在组织中的空间分布特征，同时解析了空间高变的lncRNAs与TME的关联。与正常细胞相比，MALAT1和NEAT1在恶性细胞中的表达水平有显著增加。在MALAT1高表达区域，观察到上皮细胞和巨噬细胞之间存在广泛的通讯，例如涉及SPP1和ITGAV_ITGB1的受体-配体相互作用。在MALAT1低表达区域，除了上皮细胞和巨噬细胞之间的通讯外，还观察到上皮细胞和T细胞之间存在大量通讯，包括涉及ALCAM和CD6的受体-配体相互作用。
空间高变的lncRNAs与恶性细胞的关联
（A）基于infercnv计算的cnv score来区分恶性细胞与正常细胞，CNV评分较高的簇被认为是恶性细胞；（B）恶性细胞的空间分布；（C-D）MALAT1和NEAT1在恶性细胞中的表达显著升高
空间高变的lncRNAs与TME的关联
（A）在MALAT1高表达区域，上皮细胞和巨噬细胞之间存在广泛的通讯；（C）如SPP1和ITGAV_ITGB1的受体-配体相互作用；（B）在MALAT1低表达区域，上皮细胞和巨噬细胞、T细胞之间存在广泛通讯；（D）包括ALCAM和CD6的受体-配体相互作用
时空转录组FFPE通过高分辨率的空间分析，为研究具有调节作用的非编码RNA对mRNAs的调控作用及其与肿瘤免疫微环境的相互作用提供了新途径，不仅为疾病机制的深入探究和治疗靶点的发现提供了关键工具，未来也将助力研究人员开发新的疾病治疗策略。
内容 | 康芮、赵芳
审核 | 庄雯、黎晓玲
