7月3日，華大智造聯(lián)合時(shí)空組學(xué)STOmics推出首款顯微成像產(chǎn)品——時(shí)空顯微鏡Go Optical，即日起開放預(yù)定。該產(chǎn)品能夠充分滿足時(shí)空組學(xué)技術(shù)各個(gè)實(shí)驗(yàn)流程中的顯微成像需求，可作為時(shí)空組學(xué)技術(shù)Stereo-seq的理想拍檔。

時(shí)空組學(xué)技術(shù)（Stereo-seq），是具有“納米級(jí)分辨率”和“厘米級(jí)全景視場(chǎng)”的原位捕獲空間全轉(zhuǎn)錄組測(cè)序技術(shù)，作為空間轉(zhuǎn)錄組學(xué)（spatial transcriptomics, ST）技術(shù)的一種，可將細(xì)胞的轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)與其在生物組織中的空間位置相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)全轉(zhuǎn)錄組空間表達(dá)圖譜的構(gòu)建, 促進(jìn)對(duì)細(xì)胞間相互作用、腫瘤異質(zhì)性的進(jìn)一步理解，在癌癥和胚胎發(fā)育研究中顯示出巨大潛力。然而，時(shí)空組學(xué)技術(shù)高分辨率空間分析的實(shí)現(xiàn)，依賴于先進(jìn)的光學(xué)成像技術(shù)和強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理能力1,2。

針對(duì)此痛點(diǎn)，時(shí)空顯微鏡Go Optical應(yīng)運(yùn)而生。時(shí)空顯微鏡Go Optical是一款集光學(xué)、機(jī)械、電子、計(jì)算機(jī)等多學(xué)科技術(shù)為一體的熒光正置顯微鏡，整合了落射明場(chǎng)、透射明場(chǎng)及落射熒光等多種觀察方式，配備FITC、TRITC、DAPI和CY5等熒光通道。

圖1. 時(shí)空顯微鏡

Go Optical性能一覽Go Optical搭載專屬掃片軟件Scanner，操作界面簡(jiǎn)潔，可靈活配置相機(jī)，物鏡，光源及濾光片，輸出的圖像及數(shù)據(jù)格式適配時(shí)空組學(xué)生信分析軟件。

圖2. Go Optical專屬掃片軟件Scanner

同時(shí)，還有專屬看圖軟件Tiff Browser，專為處理生物和病理切片超大尺寸圖像研制，滿足對(duì)大尺寸切片圖像的快速讀取、標(biāo)記和管理，具備畫面縮放調(diào)整，及亮度對(duì)比度等調(diào)節(jié)功能。

圖3. Go Optical專屬看圖軟件Tiff Browser 

如何利用Go Optical

開展時(shí)空組學(xué)研究？

時(shí)空顯微鏡Go Optical可用于組織最佳透化時(shí)間的摸索（圖4），并可通過(guò)高清成像結(jié)合Stereo-seq技術(shù)的先進(jìn)算法，實(shí)現(xiàn)基因表達(dá)圖譜與組織染色圖像的精確配準(zhǔn)（圖4-6），為進(jìn)行高分辨率的空間組學(xué)分析提供強(qiáng)有力的支撐。

在時(shí)空轉(zhuǎn)錄組實(shí)驗(yàn)流程中，組織切片被貼附于時(shí)空捕獲芯片后，進(jìn)行細(xì)胞核染色或蘇木精—伊紅染色( hematoxylin-eosin staining，簡(jiǎn)稱H&E染色)，隨后利用Go Optical對(duì)染色后的組織切片以及芯片上的網(wǎng)格線（Track線）同時(shí)進(jìn)行顯微成像，并完成圖像拼接；接下來(lái)，切片中的RNA被時(shí)空芯片中的探針原位捕獲，并通過(guò)建庫(kù)、測(cè)序和分析，利用空間條形碼(Coordinate ID, CID)將這些RNA分子準(zhǔn)確還原回其原始的空間位置形成詳盡的基因表達(dá)圖譜；最后，通過(guò)識(shí)別的Track線將基因表達(dá)圖譜與組織染色圖像進(jìn)行精確配準(zhǔn)（圖6）。

圖4. 新鮮冰凍（Fresh Frozen, FF）樣本的時(shí)空轉(zhuǎn)錄組實(shí)驗(yàn)流程

圖5. 福爾馬林固定的石蠟包埋（Formalin-Fixed Paraffin Embedded，F(xiàn)FPE)樣本的時(shí)空轉(zhuǎn)錄組實(shí)驗(yàn)流程

圖6.基因表達(dá)圖譜與組織染色圖像配準(zhǔn)原理

Go Optical有哪些“獨(dú)門絕技”？

01

1200萬(wàn)像素超清成像，清晰捕捉每一細(xì)節(jié)

Go Optical兼?zhèn)渎渖渑c透射明場(chǎng)成像能力，最高可實(shí)現(xiàn)1200萬(wàn)像素高分辨率成像，精準(zhǔn)識(shí)別Track線和組織細(xì)節(jié)，可實(shí)現(xiàn)組織乃至單細(xì)胞分割，更能契合Stereo-seq技術(shù)的高分辨率空間數(shù)據(jù)。

圖7. 利用時(shí)空顯微鏡10×物鏡下拍攝的核染色圖及H&E染色圖，經(jīng)Track線識(shí)別配準(zhǔn)后可根據(jù)圖像中的組織輪廓進(jìn)行數(shù)據(jù)的組織分割。*H&E染色圖，來(lái)自哈爾濱醫(yī)科大學(xué)附屬腫瘤醫(yī)院-許守平課題組提供的FFPE樣本。

圖8. 利用時(shí)空顯微鏡10×物鏡下拍攝的高清核染色圖經(jīng)過(guò)CellBin算法分析可對(duì)圖像及數(shù)據(jù)進(jìn)行單細(xì)胞分割。

02

70cm2超大掃描范圍，廣闊視野

Go Optical行程范圍大，擁有100 mm×70 mm的超大掃描范圍，這一特性使其能夠輕松應(yīng)對(duì)大尺寸芯片的掃描任務(wù)（圖9），實(shí)現(xiàn)精細(xì)拍攝。

圖9. 不同尺寸的時(shí)空芯片

03

70秒極速成像，效率卓越

針對(duì)時(shí)空捕獲芯片的不透光特性，Go Optical特別設(shè)計(jì)了自動(dòng)檢焦功能。該功能利用檢焦模塊捕捉光反射信號(hào)，智能判斷焦距，僅需一次人工對(duì)焦，即可自動(dòng)完成智能調(diào)焦與全片掃描，將拍照流程化繁為簡(jiǎn)。在10×物鏡下，對(duì)1cm×1cm常見(jiàn)規(guī)格芯片進(jìn)行掃描拍照，全程僅需70秒，拍照時(shí)長(zhǎng)短，可有效保證樣本RNA的完整性。

時(shí)空組學(xué)照亮浩瀚生命，工具創(chuàng)新助力新質(zhì)未來(lái)。日前，華大智造正式成為時(shí)空組學(xué)的全球經(jīng)銷商。華大智造與時(shí)空組學(xué)STOmics聯(lián)合推出的Go Optical時(shí)空顯微鏡，可完美適配當(dāng)前雙方攜手提供的建庫(kù)、測(cè)序和生物信息學(xué)分析產(chǎn)品，為用戶形成一站式的時(shí)空組學(xué)工具包。秉持著“創(chuàng)新智造引領(lǐng)生命科技”的理念，華大智造將持續(xù)開發(fā)通用且功能強(qiáng)大的工具，攜手生態(tài)合作伙伴，共同助力廣大科研工作者進(jìn)行更廣、更深層次的組學(xué)探索，在生長(zhǎng)發(fā)育、生命演化、器官結(jié)構(gòu)、疾病機(jī)制等研究領(lǐng)域取得創(chuàng)新突破，加速生命科學(xué)行業(yè)發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：1. Pour M, Yanai I. New adventures in spatial transcriptomics[J]. Developmental Cell, 2022, 57(10): 1209-1210.2．Zhang L, Chen D, Song D, et al. Clinical and translational values of spatial transcriptomics[J]. Signal Transduction and Targeted Therapy, 2022, 7(1): 111.