NanoString發(fā)布的CosMx??SMI單細(xì)胞空間原位分子成像平臺，結(jié)合了超高分辨率成像技術(shù)和多靶標(biāo)檢測能力，能夠在單細(xì)胞及亞細(xì)胞分辨率下對超多靶標(biāo)（RNA和蛋白）的空間原位信息進(jìn)行可視化和定量分析。眾所周知，F(xiàn)FPE樣本的RNA和蛋白質(zhì)往往質(zhì)量較低、降解嚴(yán)重，因此對其進(jìn)行分析**挑戰(zhàn)性。CosMx??SMI系統(tǒng)具有簡單的樣本制備流程和穩(wěn)定的原位雜交化學(xué)原理，能夠兼容多種組織類型的檢測，包括新鮮冷凍組織（FF）、福爾馬林固定石蠟包埋組織（FFPE）以及組織芯片（TMA）等。目前已有panel能夠?qū)崿F(xiàn)對6000種RNA和64種蛋白進(jìn)行檢測，能在保留靶標(biāo)基因在組織原位空間信息的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)更高的基因組覆蓋度，支持研究人員透徹解析組織和細(xì)胞異質(zhì)性，深入研究背后的生物學(xué)功能，發(fā)現(xiàn)重要的生物標(biāo)志物。

自CosMx? SMI商業(yè)化發(fā)布以來一年左右的時間里，利用CosMx? SMI平臺技術(shù)已開展的研究項目＞150項；涉及的組織類型＞70種；已正式發(fā)表見刊的研究成果文章＞30篇。

CosMx? SMI工作原理

       針對目標(biāo)基因設(shè)計“原位雜交探針”（ISH），探針分2段，**段是針對目標(biāo)基因的結(jié)合區(qū)域（Target bindingdomain），第二段為讀出域（Readout domain），包括四段不同的序列，分別與特定的報告探針（Reporter）進(jìn)行雜交。報告探針，一部分與Readout domain互補(bǔ)雜交，另一部分與熒光染料結(jié)合，在激發(fā)光的照射下發(fā)出熒光，報告目標(biāo)RNA的存在。

       1000基因panel的一次完整的探針雜交過程共包括16輪，每輪雜交都會有4種顏色的熒光染料（報告探針與熒光染料結(jié)合處有一個紫外光敏感的基團(tuán)，被紫外光照射時，敏感基團(tuán)斷裂，導(dǎo)致熒光染料和報告探針斷裂，然后被緩沖液洗掉，進(jìn)行下一輪雜交）。在一輪雜交中，一個ISH探針若與特定的報告探針和熒光染料雜交，則發(fā)出相應(yīng)顏色的熒光，若在這一輪沒有與對應(yīng)的報告探針雜交，則不發(fā)熒光。

       經(jīng)過16輪雜交，每一個RNA分子在每一輪中是否發(fā)出熒光（0?or?1）以及發(fā)出熒光的顏色，會讀出一個特定序列（即熒光Barcode序列），通過查詢預(yù)先設(shè)計好的基因與barcode序列的對照表，就可以對空間原位基因進(jìn)行定性。

        蛋白檢測原理與基因檢測原理相似，只不過蛋白檢測用的是帶有核酸標(biāo)簽鏈的抗體來識別目標(biāo)蛋白（抗體相當(dāng)于基因檢測探針的Target binding domain區(qū)域；核酸標(biāo)簽鏈相當(dāng)于Readout domain）。抗體結(jié)合到目標(biāo)蛋白上，標(biāo)簽核酸鏈與報告探針以及熒光染料分子進(jìn)行雜交，發(fā)出熒光信號。通過多輪循環(huán)的雜交，得到熒光barcode序列，然后查詢蛋白與barcode序列的對照表，從而鑒定原位檢測到的熒光點(diǎn)的蛋白種類。

蛋白檢測原理

CosMx? SMI工作流程

       CosMx??SMI提供了一個從樣本制備到數(shù)據(jù)分析的完整檢測分析流程，包括經(jīng)過驗證的試劑盒、超高分辨率下的成像儀器以及數(shù)據(jù)分析及可視化軟件。并且工作流程簡單，通過探針原位雜交，無需進(jìn)行組織清除以及cDNA合成和擴(kuò)增，能夠更快地得到實(shí)驗結(jié)果。其工作流程包括：

（1）樣本制備：按照標(biāo)準(zhǔn)流程進(jìn)行FFPE切片或新鮮冷凍切片的制備。
（2）探針雜交及形態(tài)學(xué)marker標(biāo)記：對制備好的組織切片，進(jìn)行原位雜交探針或帶有核酸標(biāo)簽鏈的抗體雜交（使單個細(xì)胞中的基因或蛋白與特定的特異性RNA探針或抗體結(jié)合），并進(jìn)行形態(tài)學(xué)marker標(biāo)記（用于后續(xù)識別并界定細(xì)胞）。
（3）多輪雜交成像：組織切片放入CosMx? SMI儀器中，進(jìn)行多輪報告探針雜交和熒光成像。

工作流程

CosMx? SMI產(chǎn)品優(yōu)勢

● 兼容多種樣本類型：包括石蠟包埋組織、新鮮凍存組織、穿刺樣本、組織切片、組織芯片等多種類型；
● 超多靶標(biāo)檢測：能夠分析6000種RNA和64種蛋白靶標(biāo)，覆蓋多個研究領(lǐng)域，提供更全面的組織原位信息；
● 原位單細(xì)胞識別：結(jié)合核染、膜染、形態(tài)學(xué)標(biāo)記染色和AI算法進(jìn)行準(zhǔn)確的單細(xì)胞邊界識別和界定；
● 高靈敏度和高動態(tài)檢測范圍：可在單細(xì)胞水平捕獲低拷貝數(shù)基因轉(zhuǎn)錄本；
● 亞細(xì)胞分辨率：可以對切片做三維立體的成像分析，達(dá)到亞細(xì)胞的分辨率；
● 經(jīng)過驗證、穩(wěn)定可信的檢測方法：所有CosMx蛋白檢測試劑盒均經(jīng)過廣泛的抗體驗證，具有較高特異性、靈敏度和整體性能；
● 建立一個全面的信息框架：利用自動半監(jiān)督聚類算法對細(xì)胞進(jìn)行分類和精細(xì)分型，并對細(xì)胞中RNA和蛋白進(jìn)行原位可視化及定量分析，獲得全面的組織原位信息；
● 應(yīng)用領(lǐng)域廣泛：適用于多個領(lǐng)域的研究，包括：腫瘤、神經(jīng)、免疫以及藥物開發(fā)等。

CosMx? SMI產(chǎn)品應(yīng)用

● 繪制細(xì)胞空間圖譜：在空間背景下鑒定細(xì)胞類型、細(xì)胞狀態(tài)、組織微環(huán)境表型和基因表達(dá)網(wǎng)絡(luò)；
● 發(fā)現(xiàn)稀有細(xì)胞：實(shí)現(xiàn)更精細(xì)的細(xì)胞分型；
● 差異表達(dá)分析：基于空間背景的單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組及蛋白差異表達(dá)分析；
● 細(xì)胞鄰域分析：全面揭示組織微環(huán)境；
● 細(xì)胞通訊：配體-受體相互作用，揭示細(xì)胞間的相互作用機(jī)制；
● 空間生物標(biāo)志物的發(fā)現(xiàn)和驗證：識別空間背景下的單細(xì)胞生物標(biāo)記物。

商業(yè)化panel

基因檢測panel

蛋白檢測panel