专业技术 · 规范流程 · 精准洞察

专业 CODEX 数据生信分析服务

芥观生物为科研工作者提供专业的 CODEX 数据分析服务,聚焦生命科学与医院临床转化研究核心需求,以专业技术、规范流程、精准洞察,为科研客户提供全方位、高质量的专属数据分析支持,助力突破数据瓶颈、加速科研成果产出。

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CODEX 数据分析服务

科研工作者的数据困境

海量复杂的数据既是科研的核心资源,也是制约研究效率的关键瓶颈

科研工作者的数据困境
01

核心之问

如何从一张多重蛋白标记的多色荧光图像中获取有价值的信息,从而推动科研新发现?

02

经验门槛

突破困境需要对每个蛋白标志物的细胞染色形态和表达特征有深入了解和经验。

03

专业壁垒

高质量的数据挖掘还需要深厚的生信分析背景,二者缺一不可。

芥观解法 04

双重专业背景加持

细胞生物学经验 + 深厚生信背景双重加持,为您的数据保驾护航。

数据分析可洞察的生物学本质

通过专业的 CODEX 数据分析,深入解析复杂生物学问题,赋能临床与转化研究

肿瘤异质性 发病与转移机制 免疫治疗响应 / 耐药机制 新型生物标志物发现

细胞表型分析肿瘤微环境解析疾病机制探索临床样本研究提供核心支撑。

CODEX数据分析结果示例

完整覆盖从原始图像到空间功能区域识别的全链条分析需求,每一节均配对实际分析报告中的示例图

图像展示 数据 QC 标志物验证 聚类分析 表型注释 空间可视化 空间统计
01 高分辨率多色荧光图像 图像展示

CODEX 技术可在一张组织切片样本上同时检测几十上百个蛋白标志物。为了便于图像清楚展示,我们可根据您感兴趣的蛋白标志物,或感兴趣的组织区域(ROI),导出特定的高质量多色荧光图像,用于数据汇报、文章发表等。

高分辨率多色荧光图像
图 1 · CODEX 高分辨率多色荧光图像示例:左侧 ROI 含 16 种标志物(CD8、Pan-Cytokeratin、CD68、ki67、CD20、CD3、GZMB、SMA、FOXP3、CD34、Vimentin、CD4、E-cadherin、CD31、CD45、PD-1、Collagen IV)与 DAPI 核染色,比例尺 500 μm
02 细胞面积和 DAPI 信号分布直方图(图像数据 QC) 数据 QC

通过直方图可展示样本单细胞空间数据中细胞面积DAPI 核信号强度的分布,协助剔除大小或核信号异常的细胞,实现初步图像 QC,从而为后续生信分析提供高质量数据。

细胞面积与 DAPI 信号分布直方图
图 2 · 左:细胞面积(μm²)分布;右:DAPI 核信号平均强度分布(红竖线为 QC 阈值,超出范围的细胞被剔除)
03 蛋白标志物相关性热图 标志物验证

基于细胞 QC 后获得的高质量单细胞空间表达数据,对所有检测标志物进行两两相关性分析,通过层次聚类与热图可视化相关性结果,辅助验证标志物共表达及特异性

蛋白标志物相关性热图
图 3 · 17 种标志物两两相关性热图(层次聚类显示共表达模块,颜色映射 0.0-1.0)
04 聚类 U-MAP 和 t-SNE 图 聚类分析

通过非监督聚类的 UMAP 或 t-SNE 图对聚类结果进行可视化。后续可根据每个细胞 cluster 的蛋白表达特征对其进行细胞表型注释。

UMAP 与 t-SNE 聚类图
图 4 · 非监督聚类结果(左 UMAP,右 tSNE;颜色对应 0-79 共 80 个细胞 cluster)
05 标志物再聚类簇的表达热图和矩阵点图 聚类分析

可清晰展示各蛋白标志物在不同 cluster 中的表达情况,为细胞类群表型注释提供关键依据。

标志物在聚类簇的表达热图
图 5 · 16 种标志物在 80 个 cluster 中的平均表达热图(红=高表达,蓝=低表达)
标志物在聚类簇的表达矩阵点图
图 6 · 16 种标志物在 80 个 cluster 中的表达矩阵点图(点大小=阳性细胞比例,颜色=平均表达水平)
06 标志物表达分布山脊图 聚类分析

可清楚展示每个蛋白标志物在各个细胞表型上的表达水平高低,也可以用于进一步辅助细胞类型判断。

标志物表达分布山脊图
图 7 · 16 种标志物在各 cluster 上的表达分布山脊图(按 cluster 排序,一图掌握各标志物的群间分布)
07 细胞表型注释后的降维 UMAP 和 t-SNE 图 核心环节

将高维的单细胞空间表达数据投影到二维平面,并用不同颜色标注出每个细胞所属的表型,从而直观展示不同细胞类型在降维空间中的分布与聚类情况,用于验证细胞表型注释的准确性和合理性。

为什么是核心?该步骤是 CODEX 数据分析的核心——要获得准确的细胞注释往往需要将各个细胞 cluster 在 CODEX 多色荧光图像上进行原位 check 和验证,否则可能产生无效或不准确的细胞表型注释;这一步也非常依赖于生信分析者的细胞生物学经验,往往需要花费分析者大量的时间,而这正是芥观生物专业团队的核心优势所在。

细胞表型注释后的 UMAP 与 t-SNE 图
图 8 · 细胞表型注释后降维图(左 UMAP,右 tSNE;含 11 种细胞表型 + 伪影与红细胞)
08 各细胞表型标志物表达热图和矩阵点图 表型验证

在完成细胞表型注释后,从表型层面展示各细胞类型对应的标志物表达特征,进一步确认注释结果的可靠性与稳定性。

各细胞表型标志物表达热图
图 9 · 12 种细胞表型 × 16 种标志物的平均表达热图(层次聚类显示表型间相似性)
各细胞表型标志物表达矩阵点图
图 10 · 12 种细胞表型 × 16 种标志物的表达矩阵点图(点大小=阳性细胞比例,颜色=平均表达)
09 空间分布散点图 空间可视化

将经过表型注释的各类细胞,以不同颜色精准映射回组织切片的原始空间位置,直观展示不同细胞类型在组织微环境中的空间排布。下图展示组织内单个细胞类型的空间图:

所有细胞表型空间分布散点图
图 11 · 所有细胞表型在两个 ROI 切片上的空间分布散点图(按表型着色)
单细胞类型空间分布图
图 12 · 4 种代表性细胞表型(B Cells / Helper T cells / Cytotoxic T cells / Macrophages)单类型空间分布
10 细胞表型定量分析(饼图 / 堆积图 / 箱线图) 定量分析

统计各细胞表型在每个 ROI 中的占比比例,采用多种图表从不同角度展示:

  • 饼图——直观展示单个 ROI 内细胞表型的构成情况
  • 堆积图——对比不同 ROI 间各细胞表型的比例差异
  • 箱线图——直观展示不同细胞表型在各 ROI 所占比例的分布情况
各 ROI 细胞表型比例饼图
图 13 · A-1 / A-2 两个 ROI 的细胞表型比例饼图
各 ROI 细胞表型比例堆积图
图 14 · 31 个 ROI 间的细胞表型比例堆积对比图
各细胞表型占比箱线图
图 15 · 各细胞表型占比的箱线图(展示跨 ROI 分布)
11 空间距离分析 空间统计

基于细胞空间坐标,计算不同细胞表型(phenotype)之间的最短距离,并进行统计和可视化,量化细胞类型间的空间邻近关系。

各细胞类型空间距离热图
图 16 · 各细胞类型之间的最短距离热图(红=远,蓝=近)
特定表型到其他表型的距离箱线图
图 17 · Helper T / Cytotoxic T / Regulatory T 三种 T 细胞亚群间距离箱线图
距离 KDE 密度分布图
图 18 · 三种 T 细胞亚群间距离的 KDE 密度分布曲线
12 空间细胞互作分析 空间统计

在空间层面实现细胞共现(co-occurrence)排斥(avoidance)的统计显著性分析,揭示细胞类型之间的空间相互作用关系。

细胞空间互作分析热图
图 19 · 细胞表型间空间互作热图(红=共定位显著,蓝=互斥显著)
13 空间细胞邻域分析 空间统计

空间邻域是指以单个细胞为中心,定义其"空间邻居",再通过邻居的细胞类型组成特征,将具有相似局部环境的细胞归为同一"邻域",最终识别组织中重复的功能区域,从空间组织层面解读生物学意义。

细胞邻域表型构成热图
图 20 · 12 种邻域 × 12 种表型的构成热图(蓝=该邻域富集该表型)
细胞邻域无监督聚类 0-9 空间分布图
图 21 · 无监督聚类得到的 10 个功能邻域(0-9)在 16 个 ROI 切片上的空间分布
细胞邻域生物学注释空间分布图
图 22 · 按生物学功能(B-rich / Endo-rich / Imm-rich / Mix / Other / Smooth-rich / stromal)注释后的空间分布

分析报告说明

以上 22 张示例图均来自芥观生物真实 CODEX 数据分析报告。本项目对 31 个 ROI 的细胞合并聚类,共生成 80 个细胞 cluster(编号 0-79),经细胞表型注释后得到 12 种细胞表型与若干功能邻域,完整呈现从图像 QC 到空间邻域识别的全链条分析流程(涵盖 13 种数据分析形式)。

为什么选择芥观CODEX数据分析服务

专业、高质量,全方位数据支持

双重专业背景

细胞生物学经验 + 深厚生信分析背景,确保注释准确、分析到位

原位验证注释

核心表型注释环节在多色荧光图像上原位 check 与验证,杜绝无效注释

全链条覆盖

13 种分析形式覆盖从图像 QC 到空间邻域分析的全流程需求

专属定制支持

根据研究目标定制分析方案,一对一沟通确保结果贴合科学问题

适用研究领域

聚焦生命科学与医院临床转化研究核心需求

CODEX 技术的用途

de Souza N, et al. Nat Rev Cancer. 2024;24(3):171-191.

细胞表型分析

基于高维蛋白表达数据精准定义细胞类型与功能状态。

细胞空间分布

将各类细胞精准映射回组织原位,直观展示细胞类型在空间中的排布特征。

蛋白表达分析

系统展示各蛋白标志物在不同细胞类群中的表达特征,揭示分子层面的异质性。

细胞空间距离分析

精准量化细胞间的空间距离,揭示不同细胞类型间的邻近与排斥关系。

细胞邻域分析

识别组织中重复出现的细胞邻域结构,解析空间生态位与功能微环境。

肿瘤微环境解析

揭示肿瘤异质性、免疫细胞浸润与细胞空间互作规律。

让每一份科研数据都成为突破创新的底气

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