空间转录组学被《自然》杂志评为2020年度最佳技术，理由是该技术为理解与管理人体健康有关的复杂遗传关系方面做出了基础性贡献。如今，空间转录组学正在不断提高我们对各种疾病的认知。空间转录组学的应用更是让癌症研究受益匪浅。它使研究人员能够了解癌症发展的内在机制，以及特定治疗方法对肿瘤细胞中的基因表达有什么样的影响。
该技术的核心是荧光扫描，能使组织样本中的基因表达模式实现可视化。然而，荧光显微镜目前受到显微镜系统的光学技术、检测通量和复杂性限制。为了跟上研究人员的当下及未来需求，世界各地的显微镜核心设备都在寻求提高自动化程度、检测通量和设备简易性，目的是在不影响图像质量的前提下提高分析效率。
我们最近采访了 EMBL罗马分部的显微镜业务主管Alvaro Crevenna博士，共同探讨了新空间转录组学技术的发展。他讨论了Evident公司SLIDEVIEW VS200研究级全玻片扫描系统对技术开发、提高检测通量以及扩展当前荧光扫描功能所起到的重要作用。
处理大量组织样本
“成像需求的核心是组织成像”——Alvaro Crevenna博士，EMBL罗马分部显微镜业务主管
作为EMBL罗马分部显微镜业务主管，Alvaro Crevenna领导的研究机构旨在帮助人们对样本进行成像。该机构聚焦两个研究课题： 表观遗传学和神经科学，这两者都涉及用小鼠进行研究。该机构的关键需求是组织成像，固定组织占样本总数的99%。 Alvaro于2019年到任时，该机构有三台仪器，但都不是组织成像专用设备。这意味着研究人员在处理样本方面耗时过多。
神经生物学研究人员尤其如此。在神经科学研究中，神经元活动的可视化对于理解大脑工作原理至关重要。研究人员通常使用小型显微镜或双光子显微镜来监测和记录一系列行为和任务中的神经元活动。实验结束后，第一步是对大脑进行切片，检查病毒注射是否正确。然而，研究人员需要花费很长时间手动定位需要成像的区域，并为随后的高分辨率扫描选择感兴趣区域（ROI）。
因此，研究人员需要一种更高效、更准确的ROI识别方法，以及一种专门用于处理大量组织样本的系统。
组织成像自动化需求
在为显微镜设备寻找理想的玻片成像系统时，Alvaro考虑并试用了多台机器，其中包括Evident 的VS200研究级全玻片扫描系统。
EMBL罗马分部的VS200研究级全玻片扫描系统。
选择VS200扫描系统是因为其具有出色的灵活性，可以同时进行全局和荧光扫描。此外，软件的AI组织检测算法简化了组织扫描和ROI检测，为用户节省了时间和精力。正如Alvaro所说，这些都是EMBL显微镜设备的关键特点：
“Evident的VS200研究级全玻片扫描系统的一大亮点是，可以执行全局荧光成像。 ”——Alvaro Crevenna博士，EMBL罗马分部显微镜业务主管
除了自动图像处理外，VS200扫描系统的玻片处理能力和检测通量也高于许多同类型号。Alvaro发现，研究人员现在可以通过夜间运行程序来完成10倍以上的任务，从而省去了工作日数小时的手动玻片处理时间。VS200扫描系统还表现出卓越的图像质量和光学性能，且非常易于使用。Alvaro说：“通常经过40分钟的培训课程，学员就可以自己上手操作了。”这点非常重要，因为这意味着各种能力的用户都能很快掌握该系统，既提高了设备的易使用性，又减轻了成像设备的培训负担。
这些功能对Alvaro在EMBL的工作至关重要，其团队正在开发创新技术，包括空间转录组学原位测序。VS200扫描系统将成为EMBL未来研究的重要工具，帮助他们轻松高效地实现目标。
扩展空间转录组学的边界
空间转录组学是一项功能强大的技术，它能使基因表达模式原位可视化，从而深入了解组织中的细胞多样性和组织结构。然而，可观察的通道数量通常限制了该技术在单个组织片段中调查更多基因的能力。
Alvaro在EMBL罗马分部的研究团队认识到，需要提高空间转录组学能力，特别是在神经科学和表观遗传学研究方面。为此，该研究机构致力于增加可视化波长的数量，并开发自动化分析管线，以实现高效的数据处理。
利用3个不同的荧光通道（DAPI、Cy3和Cy5），空间转录组学揭示了小鼠大脑冠状切片中RNA分子的存在。
传统上，显微镜只能观察到大约五种不同的波长。VS200扫描系统具有多路传输和组合观测能力，这使其成为扩展能够可靠观测波长数量的理想仪器。这样，研究人员就能观察到组织中更多基因的活动，减少成像周期的次数，同时提高结果的质量和准确性。
通过与Evident的合作，Alvaro计划探索多路传输潜力，以进一步增加通道数量。目前，他们设计出一种能够可视化多达11个通道的系统，可进一步详细了解组织中的基因表达模式。随着合作的继续，这一数字很可能会继续增加。
为了让其他人也能参与这项研究，该机构还在开发自动分析管线。这些分析管线将简化数据处理，使研究人员能够快速高效地分析其结果。 此外，Alvaro正在探索实施基本的计算超分辨率方法，以进一步提高数据质量：
“作为一个机构，我们认为应该以他人能够采纳的方式来工作。 我们已经在与Evident讨论光谱拆分新算法的实施，目的是让进行此类研究的所有人都能使用它。”
通过多路传输和自动分析管线扩展空间转录组学的边界，EMBL罗马分部正在推动神经科学和表观遗传学领域的发展。他们还为研究人员提供了深入了解组织基因表达模式所需的工具。
未来愿景
EMBL罗马分部对VS200扫描系统的未来用途有明确的愿景，它将在空间转录组服务平台的开发中发挥关键作用。EMBL罗马分部计划对样本制备过程进行并行处理，而不是仅自动处理单一样本，这将使VS200扫描系统上的切片检测通量变得更高。这将使EMBL罗马分部能够在保持高精度和高准确度的同时，提高实验效率。通过以这种方式使用VS200扫描系统，EMBL罗马分部希望创建一个能够为全世界研究人员提供高质量空间转录组数据的平台。
