人类肠道组织空间单细胞图谱 · CODEX® 44-plex 原位解析 270 万单细胞
供体 B001 小肠与结肠样本的 CODEX 多色成像及多细胞邻域图(44-plex 原位多重荧光)
斯坦福大学等多团队在 Nature(IF 64.8)发表研究,采用 CODEX® 空间蛋白组学联合单细胞测序技术,对来自 9 名供体的 8 个肠道区域(十二指肠、空肠近段 / 中段、回肠、升结肠、横结肠、降结肠、乙状结肠)进行深度解析,原位成像 54 个蛋白标志物,共分析 270 万个单细胞,鉴定出 25 种细胞类型,构建了迄今最系统的人类肠道空间单细胞图谱。
肠道是人体细胞组成最复杂的器官之一,不同区段的细胞构成与空间组织高度异质。传统单细胞测序丢失空间信息,难以刻画细胞在组织原位中的邻域结构与生态位。本研究旨在绘制覆盖全肠道区段的高分辨率空间图谱,揭示组织多样性与细胞互作规律。
从 9 名供体获取 8 个肠道区域的冷冻组织,构建组织微阵列(TMA),每张切片经 CODEX 多重荧光成像分析 54 个蛋白标志物,覆盖肠上皮、基质、免疫、神经内分泌及免疫检查点等多谱系,详见下方 Panel 设计解析。
研究鉴定出 25 种细胞类型,系统刻画了上皮细胞(肠上皮、潘氏细胞、杯状细胞、TA 细胞、Cajal 间质细胞等)的复杂异质性及其空间分布;进一步识别细胞邻域(neighborhoods)与细胞群落(communities),揭示不同细胞组成的多细胞结构生态位。整合蛋白 + RNA + ATAC 多组学数据,阐释细胞互作与调控机制,为理解人类生物学与疾病提供重要参考。
CODEX 44-plex 蛋白 Panel 设计:按细胞谱系组织的 54 个标志物原位成像示意
该 Panel 围绕「肠道组织特异性细胞 — 基质 / 上皮 — 免疫谱系 — 免疫检查点 — 细胞功能」五大模块组织 54 个标志物,兼顾细胞身份定义、功能状态与空间互作解析,可作为消化系统疾病空间研究的参考组合。
肠上皮 CD57 / CK7 / CD66、潘氏细胞 ITLN1 / aDef5、杯状细胞 MUC2、TA 细胞 SOX9 / CDX2、Cajal 间质细胞 CD117 / CD44;基质侧覆盖平滑肌 SMA、血管内皮 CD31 / CD34、淋巴管内皮 Podoplanin、细胞外基质 Collagen IV,以及神经内分泌 CHGA、Synaptophysin 与基质重塑相关 MMP12 / FAP / Vimentin 等。
白细胞 CD45;T 细胞 CD2 / CD3 / CD7 / CD4 / CD5 / CD8 / CD45RA;B 细胞 CD19 / CD21 / IgM / CD38 / CD138;NK 细胞 CD56 / CD57 / CD16 / NKG2D;髓系 CD68 / CD163 / CD206 / CD11c / CD123 / CD1c / CD15 / CD66;免疫检查点 CTLA-4 / PD-L2 / PD-1 / CD40;功能侧涵盖 CD9 / CD54、代谢 CD36 / Glucose trans / HIF-α、活化 CD69 / CD127、抗原提呈 HLA-ABC / HLA-DR 及增殖 Ki67 等。
该 44-plex CODEX Panel 证明,单一组合即可在同一张组织切片上同步刻画肠道上皮、基质与免疫系统的空间架构,为炎症性肠病、肿瘤微环境及菌群—宿主互作等消化系统疾病研究提供了可直接复用的高维空间分析方案。
本案例来源于以下公开发表的研究