🔊 Vizgen 空間多體學

解鎖心臟組織的空間分子圖譜

Kibalnyk, Y. et al. · Nature Communications 15, 4632 (2024)

心臟神經嵴細胞（CNCCs）在胚胎心臟的流出道（OFT）重塑中扮演核心角色——一旦其功能受損，可能導致先天性心臟缺損、間隔缺損與心室功能下降。研究團隊利用 MERSCOPE® 平台，對 E11.5 胚胎心臟進行空間轉錄體學分析，以 140 基因客製化面板，精準追蹤 ANKRD11 缺失如何影響 OFT 發育。VPT 結合 Cellpose2 的細胞分割策略，成功區分 CNCC 與周圍心肌細胞、纖維母細胞及血管細胞，完整呈現從基因調控失調到解剖缺陷的完整因果鏈。

平台關鍵能力

• CNCC 衍生細胞的高通量空間定位
• OFT 區域異常細胞狀態的空間解析
• 發育訊號傳導中斷位點的精準定位
• 串聯基因調控與解剖缺陷的整合分析

核心發現

• Ankrd11 缺失破壞 CNCC 分化與空間定位
• OFT 層次結構紊亂、結構完整性下降
• 細胞分割精準區分心臟多種細胞型別
• 整合分子層、細胞層到結構層的多尺度解析

MERFISH identified CNCC clusters in the OFT at E11.5

a, Plot showing the spatial position of cells from representative transverse sections of E11.5 Ankrd11nchet (left) and Ankrd11ncko (right) embryos subjected to MERFISH with a custom 140 gene panel. b, c Plots showing the position of OFT cells from all samples in UMAP-space. f Plots showing spatial positions of OFT cells colored according to normalized gene expression.

Farah, E.N., Hu, R.K., Kern, C. et al. · Nature 627, 854–864 (2024)

研究團隊整合scRNA-seq（約 14.3 萬顆細胞）與 MERFISH 空間轉錄體學技術，以 238 個心臟細胞相關基因panel，對 13 週人類胎兒心臟進行全切片空間定位，共鑑定約 25 萬個細胞。這是迄今首張人類心臟大規模空間細胞圖譜，揭示心臟在發育過程中高度有序的細胞社群結構，也為先天性心臟病與心肌病的分子機制研究奠定重要基礎。

圖譜規模

• 12 大細胞類別、39 個細胞亞群、75 個精細次亞群
• 涵蓋心室、心房等全心臟區域

突破性發現

• 揭示心室壁的層狀心肌細胞排列規律
• 定義心肌細胞、纖維母細胞與內皮細胞構成的「細胞社群」
• 鑑定驅動心室壁形態發生的 PLXN–SEMA 訊號軸
• 首次完整重建人類心臟發育的空間分子藍圖

Molecular and spatial human heart cell atlases reveal a diverse range of cell populations during heart development.

a, Left, schematic of experiment. Right, scRNA-seq identifies a diverse range of distinct cardiac cells that create the developing human heart (UMAP) of ~143,000 cells. b, Schematic shows how 238 cardiac-cell-specific genes were spatially identified using MERFISH. c, Approximately 250,000 MERFISH-identified cardiac cells were clustered into specific cell populations as shown by UMAP and coloured accordingly in d. d, Identified MERFISH cells were spatially mapped across a frontal section of a 13 p.c.w. heart (left) and shown according to major cell classes (right).

準備好在您的心臟研究中導入空間轉錄體學技術了嗎？

無論是心臟發育機制、先天性缺損病因、心肌重塑，還是細胞間交互作用，MERSCOPE Ultra™ 與 MERFISH 2.0™ 都能為您的研究課題提供更深入的空間分子洞察。

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