8月28日，由華大生命科學研究院牽頭建設的基因組多維解析技術全國重點實驗室聯合多家機構，在《細胞》發布最新版本的時空組學技術Stereo-seq V2。該技術成功解決了困擾醫學界多年的福爾馬林固定石蠟包埋（FFPE）樣本分析難題，首次實現了在同一張組織切片上，同時對人體細胞和入侵微生物的基因活動進行高分辨率“現場直播”。
該技術如同一把萬能鑰匙，有望打開醫學界存檔臨床病理樣本的“黑匣子”，喚醒沉睡的醫學寶藏，推動生命科學研究從“看見細胞”到“看懂細胞與微生物戰場”的精準醫學時代。
修復病理樣本信息
FFPE（福爾馬林固定石蠟包埋）是一種經典的生物組織保存技術，可以理解為制作“組織標本琥珀”。在世界各地的醫院病理科，保存著海量的FFPE樣本，醫生從患者身上取下病理組織（如腫瘤活檢），先用福爾馬林溶液將其“定格”，再用石蠟包裹，使其能在室溫下長期保存。通過切片，科學家們可以從這些樣本中提取出DNA、RNA和蛋白質等組學信息進行疾病研究。
然而，FFPE樣本因經過福爾馬林溶液固定和石蠟包埋，在得到保存的同時，病理組織中的遺傳物質尤其是RNA亦造成了嚴重的破壞。傳統處理FFPE樣本的方法大多采用預先設計基因探針，與RNA進行雜交捕獲，但存在靶向性限制、靈敏度有限、無法原位關聯微生物等難題，難以有效讀取其中的信息，阻礙了后續的病理研究。
如何解鎖這些保存著病理組織的“時間膠囊”，再現病理樣本信息，成為精準醫療領域亟待解決的難題。
針對FFPE樣本RNA降解嚴重、分子交聯、信息捕獲不全等難題，來自華大的研究團隊開發出了Stereo-seq V2技術。相比起2020年華大發布的時空組學技術Stereo-seq，該技術在繼承原有版本的單細胞分辨率與超大視野的基礎上，實現了多項關鍵技術升級，不僅能夠全面解鎖FFPE樣本、捕獲全種類的RNA分子，還能同步解析宿主與微生物轉錄組。
Stereo-seq V2應用于不同保存年限的FFPE乳腺癌樣本。研究團隊供圖
“這項技術就像一位‘文物修復專家’，可以無偏的捕捉FFPE樣本中的RNA片段，即使在RNA完整性較差的條件下，依然能夠清晰繪制腫瘤內部的基因表達地圖，精確區分出癌區、免疫細胞浸潤區和壞死區。”論文共同通訊作者兼第一作者、華大生命科學研究院專項科學家李楊說道，這能讓科研人員從病理組織中檢測更多的基因，發現大量以往被忽略的微小信息，重現病理樣本信息。
繪制細胞與細菌的“高清戰場地圖”
“最大的技術挑戰是如何在FFPE樣本實現高效、無偏的RNA捕獲。傳統技術方法在FFPE樣本捕獲效率極低，要么通量低、要么有靶向限制。”李楊回憶道。
為此，研究團隊突破性地采用隨機引物介導的原位捕獲與連接方案，通過巧妙設計帶有定位標識的連接探針，使隨機引物延伸后的cDNA片段能夠被芯片捕獲。經多輪優化引物長度、雜交條件、酶反應體系等，最終在保證單細胞級別分辨率的同時，大幅提升了捕獲效率和樣本適應性。
另外，在感染性疾病和腫瘤樣本中，如何看清人體細胞與病原體之間的互動，對疾病研究具有重要意義。研究人員運用Stereo-seq V2技術，實現了在不預設目標的情況下，同時捕獲并定位樣本中所有人類基因和微生物的RNA。這相當于為科學家提供了一張超高分辨率的“戰場實時地圖”，上面清晰地標出了我方部隊（各類免疫細胞）的部署，以及敵軍（各類病原體）的藏身之處和活動軌跡。
例如，在對結核病患者的肺部FFPE樣本分析中，研究人員通過該技術不僅清晰看到了肺部不同區域的免疫細胞分布狀態，還精準定位了結核桿菌的藏匿位置，甚至發現了一群聚集在細菌周圍、正在活躍產生抗體的B細胞，如同給人體細胞和結核菌做了一次“空間CT”。這種“敵我同察”的能力，是以往技術無法實現的，有望為疫苗和抗體藥物研發提供精準靶標。
叩開生命科學“黑匣子”
該研究歷時三年，聯合了來自華大、中國科學院微生物研究所、上海市肺科醫院、中國科學院基礎醫學與腫瘤研究所、同濟大學等多個單位的團隊，形成了“技術開發-樣本提供-生物學闡釋-臨床驗證”的全鏈條協同模式。
“在合作過程中，我們通過整合各家單位優勢，定期開展學術研討會、數據共享、聯合攻關關鍵技術瓶頸，實現了技術突破到多種疾病類型應用的快速迭代，為叩開生命科學的‘黑匣子’提供了重要工具。”李楊介紹。
據介紹，在臨床應用層面，Stereo-seq V2有望在多個領域發揮作用。例如，在腫瘤精準醫療領域，醫生將能夠通過分析乳腺癌等樣本，識別出與患者預后密切相關的基因拷貝數變異，甚至發現導致耐藥的新型基因剪接異構體，從而為個性化治療提供決策依據。
對于棘手的感染性疾病，該技術有望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，指導精準用藥；在抗體藥物研發方面，該技術能夠快速發現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，Stereo-seq V2的解析能力也將進一步推動神經科學和發育生物學等領域的發展，助力科學家們對珍貴的存檔腦組織等樣本進行高分辨率空間圖譜分析。
“Stereo-seq V2不僅是一項技術升級，更是一個強大的生命數據引擎，它將驅動基礎研究、臨床診斷和新藥研發進入一個更加精準、全面和原位的空間多組學時代。”基因組多維解析技術全國重點實驗室主任、華大集團首席研究員徐訊表示。未來，研究團隊將進一步推進Stereo-seq V2技術的臨床轉化工作。例如，與多家醫院合作開發基于FFPE的腫瘤微環境分型、感染病原體空間診斷等產品；通過原位篩選病原或腫瘤特異性抗體序列，加速抗體藥物發現；開發配套試劑盒與自動分析軟件，降低技術使用門檻，促進技術普及等。
相關論文信息：https://doi.org/10.1016/j.cell.2025.08.008
本文鏈接：新技術有望叩開疾病研究的“黑匣子”http://www.sq15.cn/show-11-25390-0.html
聲明：本網站為非營利性網站，本網頁內容由互聯網博主自發貢獻，不代表本站觀點，本站不承擔任何法律責任。天上不會到餡餅，請大家謹防詐騙！若有侵權等問題請及時與本網聯系，我們將在第一時間刪除處理。
上一篇： 暴雨之下，如何守護城市的韌性防線？
下一篇： 他們用思維和公式改寫戰爭走向