上海
近日，武漢大學人民醫院肖璇主任醫師團隊，聯合武漢大學生命科學學院/泰康生命醫學中心周宇教授團隊，在Advanced Science上發表了題為Single-Cell Annotation and Localization via Integrating Spatial Transcriptomics Maps the Mouse Ocular Atlas and RAO Dynamics的研究論文。研究團隊開發出的全新空間轉錄組整合分析流程ASCAL（自動化單細胞注釋與定位），構建了覆蓋小鼠全眼所有亞結構的高分辨率單細胞空間圖譜，并在單細胞空間精度下系統解析了視網膜動脈阻塞（RAO）的病理動態變化，為缺血性眼病的靶向治療提供了全新的分子視角。
視網膜動脈阻塞（RAO）是眼科兇險的臨床急癥之一，患者常突發無痛性視力喪失，有效治療時間窗極窄，干預手段有限。目前學界對RAO發生后視網膜不同細胞的空間特異性響應機制仍缺乏系統解析，是制約靶向治療研發的核心瓶頸。與此同時，傳統單細胞測序丟失空間信息，而高分辨率空間轉錄組細胞分割誤差大、成本高昂，也限制了空間眼科領域的研究進展。
為突破上述局限，研究團隊開發了ASCAL計算流程，采用“表達注釋+空間定位”雙參考技術路徑：以SeekSpace的單核分辨率表達譜構建高置信度細胞注釋參考，以Stereo-seq的全組織均勻覆蓋表達譜提供高精度空間位置參考，僅需少量組織切片，即可實現大規模單細胞數據集的自動化細胞類型注釋與空間坐標映射（圖1）。利用ASCAL，研究團隊構建了目前已發表成果中覆蓋度最全面的小鼠全眼單細胞分辨率空間圖譜，涵蓋視網膜、角膜、鞏膜、睫狀體等眼球亞結構。流程內置的eClassifier模塊，以空間注釋的表達譜為參考實現單細胞數據的自動化細胞類型鑒定，可穩健識別傳統無監督聚類易遺漏的稀有細胞類群。
圖1. ASCAL 流程示意圖
依托ASCAL流程的空間解析能力，研究團隊系統刻畫了RAO發生后視網膜的病理動態變化，明確了缺血損傷下的分層響應特征。研究發現，RAO誘導的神經炎癥并非全視網膜彌漫性發生，而是呈現出高度空間特異性：小膠質細胞發生特異性激活并定向富集于視網膜神經節細胞層（GCL），Müller膠質細胞的活化反應也以該區域最為顯著，清晰界定了炎癥反應的核心空間位點。與此同時，研究還在感光層中鑒定出一類功能活躍的視桿細胞亞群，該亞群高表達Rbp3，特異性分布于視桿細胞外層；盡管RAO后總視桿細胞數量未出現顯著波動，但這一活躍的亞群卻發生了明顯的選擇性耗竭，補充了RAO病理損傷的全新層級，打破了RAO僅損傷內層視網膜的傳統認知。上述核心發現通過免疫熒光染色與RNAscope原位雜交技術在組織水平得到獨立驗證。
該研究開發的ASCAL流程為空間轉錄組學數據分析提供了高效、低成本的通用解決方案，尤其適用于解剖結構明確，但細胞標記基因不明確、細胞形態重疊、組織高度異質的研究場景。目前ASCAL分析流程代碼已在GitHub開源，配套的小鼠全眼單細胞空間圖譜原始數據已同步公開，可供全球科研人員免費獲取使用。該研究構建的小鼠全眼單細胞空間圖譜，以及對RAO病理時空動態的解析，不僅為眼科疾病的機制研究提供了高分辨率的參考資源，也為缺血性視網膜病變的治療靶點開發與干預策略探索奠定了重要的分子基礎。
武漢大學生命科學學院博士研究生杜辰、武漢大學人民醫院博士后李胤銘、武漢大學人民醫院研究生李紫玥為論文共同第一作者。武漢大學人民醫院肖璇主任醫師、武漢大學生命科學學院/泰康生命醫學中心周宇教授、武漢大學人民醫院陳婷副主任醫師為論文共同通訊作者。
原文鏈接：https://advanced.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/advs.75857
制版人：十一
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