bulk RNA-seq是组织微环境研究中常用的初筛工具,它可以快速获得整块组织的基因表达谱,帮助研究者识别差异表达基因和富集通路。但bulk测序有一个天然的局限:它将组织中所有细胞的RNA混合分析,最终得到的是一个"加权平均"的结果。研究者可能看到某个免疫相关基因集在组间存在差异,但无法确定这种差异是由哪种细胞贡献的、这些细胞在组织中如何分布、是否形成特定的空间结构。这种"看得见但说不清"的现象,正是组织原位空间蛋白组学可以发挥作用的场景。
一项针对非小细胞肺癌(NSCLC)的多模态研究为这一问题提供了具体的文献案例。该研究对122例患者样本进行了bulk RNA-seq分析,通过CIBERSORTx反卷积估计了免疫细胞类型比例,观察到不同研究分组中CD8 T细胞和CD4记忆T细胞比例存在差异。然而,bulk反卷积的结果只是基于算法的推断,它无法告诉研究者:这些CD8 T细胞在肿瘤组织中位于哪里?它们是否处于活化状态?是否与抗原呈递细胞(如树突状细胞)形成空间邻域?这些问题的答案,对于理解组织微环境的空间组织结构至关重要。
PCF(PhenoCycler-Fusion)作为一种单细胞组织原位空间蛋白组学技术,可以在组织切片上同时检测多种蛋白标志物,将bulk测序的"平均信号"转化为"单细胞空间图像"。在上述研究中,研究者利用33抗体panel在组织原位观察了150万个细胞,不仅鉴定了13种细胞类型,还分析了细胞之间的空间邻域关系。例如,研究发现树突状细胞(Dc)与细胞毒性T细胞(Tc)之间的空间距离在不同研究分组中存在差异:在部分样本中,Dc与Tc的空间距离较短,伴随CXCL16趋化因子表达升高;而在距离较远的样本中,肿瘤细胞的Ki67表达和DNA复制通路活性相对较高。这些空间层面的观察,是bulk RNA-seq无法直接提供的。
从方法学角度分析,bulk RNA-seq适合回答"组织中哪些基因表达发生了变化"这一整体性问题,而PCF更适合回答"哪些细胞表达了这些蛋白、它们位于哪里、与谁相邻"的组织原位问题。二者不是重复检测,而是从转录层和蛋白层分别提供组织微环境研究线索。当bulk分析提示了候选细胞类型或通路后,PCF可以将这些线索转化为具体的抗体panel,在组织原位进行验证性观察——这里的"验证"不是指证明因果机制,而是指在组织结构中进一步观察bulk数据提示的现象是否对应特定的细胞分布和蛋白表达模式。
该文献的研究路径提示,bulk RNA-seq与PCF的联合可以形成"整体发现→原位观察"的研究逻辑。bulk数据帮助研究者从宏观层面识别值得关注的表达差异;PCF则把这些差异带回组织切片中,从单细胞分辨率解析细胞身份、功能状态和空间邻域关系。对于希望从bulk测序结果出发、进一步深入组织原位层面的课题组而言,这一联合策略可作为科研设计参考。
【说明】
本文仅为科研技术方法介绍,不涉及疾病诊断、治疗建议、疗效预测、用药指导或临床决策。文中提及的研究发现均来自学术文献,相关分析结果需结合更多实验和研究进一步验证,不构成任何医疗意见。
【参考文献】
Zheng Y, Sadée C, Ozawa M, Howitt BE, Gevaert O. Single-cell multimodal analysis reveals tumor microenvironment predictive of treatment response in non-small cell lung cancer.Sci Adv. 2025;11(21):eadu2151.