在皮膚病研究中，我們如何全面揭示細胞與組織微環境之間的復雜互動？空間多組學技術的興起為這一挑戰提供了新的解決方案。通過將基因、蛋白質等多種生物數據與空間信息相結合，研究人員能夠精確定位和分析不同細胞在皮膚組織中的動態分布，從而深入了解皮膚病的發生機制，探索新的治療策略。

如果你也剛好從事皮膚病學相關研究，不妨跟小編一起來看看這篇綜述，走進空間多組學的世界，揭秘其基本原理及其在皮膚病學中的突破性應用。

 
01 空間多組學技術的基礎原理

首先了解一些主要的空間多組學技術及其原理：

 
● 空間轉錄組學：

這項技術可以測量和定位組織中每個細胞的基因表達模式。例如，10x Genomics的Visium空間基因表達平臺通過在組織切片上標記特定位置并測量局部的RNA表達來建立空間表達圖譜。NanoString的GeoMx DSP利用RNA探針與熒光標記結合，實現空間分辨的基因表達分析，并通過數字化讀數提供高靈敏度的轉錄組數據。這種技術在復雜組織樣本中展示出極高的解析能力，特別適合研究皮膚組織中不同細胞類型和功能區的動態變化。MERFISH（Multiplexed Error-Robust Fluorescence In Situ Hybridization）和SeqFISH等方法通過熒光原位雜交實現高分辨率的單分子成像，精確描繪每個細胞的位置和其表達的基因。

● 空間蛋白組學：

利用免疫熒光標記、質譜成像等技術繪制蛋白質的分布圖。例如，使用質譜成像可以同時檢測數百種蛋白質，提供高分辨率的空間蛋白組數據。NanoString的CosMx SMI可實現單細胞分辨率的蛋白和RNA同時檢測，幫助揭示細胞與微環境的互動細節。這些技術在揭示蛋白質和細胞之間的相互作用方面具有重要意義，特別是在皮膚組織中。

● 多組學數據整合：

文獻強調了結合轉錄組、蛋白組和代謝組等數據以生成復雜的生物學網絡的重要性。這些數據的整合可以揭示細胞間的空間相互作用和組織的功能結構，如在組織修復或免疫應答中的關鍵角色。

02 在皮膚病學中的具體應用

空間多組學技術已開始在皮膚病學中顯示其應用價值，文章列舉了一些實例：

● 炎癥性皮膚病（如銀屑病、特應性皮炎）：

通過空間轉錄組學，可以識別炎癥細胞的精確位置及其周圍的組織環境。這有助于理解皮膚屏障功能如何在炎癥過程中被破壞，以及免疫細胞如何在炎癥反應中招募和激活。這種見解為開發更有針對性的抗炎治療方法提供了新思路。

● 皮膚腫瘤（如黑色素瘤、鱗狀細胞癌）：

空間多組學可以詳細分析腫瘤微環境的復雜性。比如，能夠區分腫瘤核心與周圍基質中不同細胞群體的基因表達差異，從而揭示哪些免疫細胞可能抑制或促進腫瘤生長。這種信息有助于優化免疫治療策略，例如調整T細胞活性來增強抗腫瘤效果。

● 傷口愈合和組織再生：

空間多組學為研究傷口愈合過程中不同細胞類型的時間和空間動態提供了強有力的工具。例如，可以觀察在愈合過程中的成纖維細胞遷移和血管再生模式，幫助發現促進愈合的潛在因子或抑制慢性非愈合性傷口的病理機制。

03 技術挑戰與未來展望

文獻指出，盡管空間多組學技術潛力巨大，但仍面臨諸多挑戰：

● 數據整合和分析復雜性：

將不同類型的組學數據整合成有意義的生物學信息需要強大的計算能力和分析方法。當前許多數據分析工具尚未完全成熟，尤其是在處理高通量數據和從中提取生物學意義方面仍存在技術障礙。

● 空間分辨率和數據量的平衡：

在追求高分辨率時，技術通常會產生龐大的數據量，這給數據存儲和處理帶來了壓力。未來的發展可能需要優化分辨率和數據處理的效率。

● 臨床轉化與標準化：

將空間多組學研究成果轉化為臨床應用仍有很長的路要走，需要在數據標準化、成本控制和技術普及方面做更多努力。

總的來說，文章展望了空間多組學在未來將如何推動皮膚病研究的進展，包括更精準的疾病分類和更有效的個性化治療。這些技術還有可能推動皮膚病學在再生醫學和新藥開發方面取得突破。

參考文獻：
Jia, Bojing B et al. “Emerging Techniques in Spatial Multiomics: Fundamental Principles and Applications to Dermatology.” The Journal of investigative dermatology, S0022-202X(24)02150-X. 5 Nov. 2024, doi:10.1016/j.jid.2024.09.006