研究界对空间生物学工具的热情让人联想到我们在微阵列，下一代测序或单细胞分析平台的出现时看到的兴奋。这是有充分理由的：空间生物学实现的发现，他们对我们对生物系统的理解将变得更具革命性，就像主要技术前辈所带来的生物系统一样。

空间生物学终于为科学家提供了以前难以访问甚至无法访问的上下文信息。通过在生物系统的空间分辨细胞，生物标志物和其他元素上，我们最终可以理解它们的相互作用如何调节药物反应，免疫反应，传染病的进展等等。

尽管空间生物学是有希望的，但最近的技术选择的爆炸使许多科学家感到困惑或不知所措。有这么多的平台和服务可供选择 - 并定期推销更多的市场 - 确定实验室当前需求以及将来可能需要的最佳方法可能具有挑战性。

在这里，我们将研究从空间生物学技术中受益的一些最早的应用程序，并浏览几个关键因素，以帮助科学家选择最适合其实验需求的方法。

关键应用程序

虽然很明显，空间生物学的优势最终将扩展到生物学的所有领域（包括在诊断等临床领域的使用），其在这些早期的部署已集中在几个关键领域，在这些领域中，它可以立即有所作为并有明确的区别对人类健康的影响。

空间生物学的许多早期采用者来自癌症研究领域。免疫肿瘤学的研究是这些新技术可以提供的非凡展示。在某些情况下，基因转录本或蛋白质的空间分辨率提供了新的信息，以帮助回答有关某些癌症患者为何通过免疫肿瘤治疗治愈的长期问题，而其他看似相似癌症的患者几乎没有受益。^1-2能够可视化肿瘤微环境并尽可能接近其功能的生物学的能力体内一直是理解癌症及其对免疫系统以及临床干预的反应的改变游戏规则。同样的方法还揭示了有关药物毒性和随着时间的不良反应的新见解，特别是对于流行的免疫疗法，例如PD-1抑制剂。

尽管在癌症中使用空间生物学已经超过了该技术在其他地方的部署，但其他领域正在从中受益。神经科学研究是一个例子：科学家使用了空间工具来表征小鼠和人脑组织中的细胞类型，从而通过详细的分子信息构建整个地图集。^3-4空间生物学也已成为传染病研究。例如，在Covid-19的大流行中，研究人员使用该技术来跟踪感染的分子病理及其触发的炎症反应。⁵发育生物学是另一个关键的应用领域，研究人员随着时间的推移绘制空间基因表达，以更好地了解胚胎发生过程中某些组织或器官的发展。⁶

技术选择

有了如此多的空间生物学工具，开始选择过程的最佳场所是确定您的实验需求的关键要求。考虑到这些因素后，您将拥有开始查看供应商并查看哪些系统最适合您的实验室所需的信息。

解决

由于空间生物学平台使用不同的技术来解决位置，因此分辨率从一种工具到另一种工具都有很大不同。通常，使用显微镜或光学直接观察组织样品的系统可以产生更高的分辨率。这些工具中最好的工具甚至可以解决亚细胞结构。如果这样的详细分辨率对您的工作并不重要，那么您也可以考虑平台而无需直接观察。这些工具使用条形码数据将元素映射回组织中的近似原始位置，并通常通过测序读数生成较低的样品“图像”。

灵敏度

尽管灵敏度对于所有研究领域都很重要，但某些应用需要出色的水平 - 例如检测到单个转录本或细胞中蛋白质的能力。如果识别最稀有的生物标志物对于您的研究很重要，请确保寻找满足这种敏感性的平台。通常，直接检测技术，例如单分子荧光原位杂交（Smfish），在该区域出色，而间接检测通常会导致灵敏度降低。

所需的目标

如今，大多数空间生物学平台都集中在一种类型的分析物上，通常表达的基因或蛋白质。在空间转录组工具或空间蛋白质组学工具之间进行选择是分析物类型与您的研究最相关的问题。但是，为了在多年来有用的平台上有最大的机会，可能值得寻找旨在扩展到其他分析物随着时间的时间的平台。

多路复用

在可以分析的目标数量和可以立即运行的样品数量的数量中，容量在空间生物学工具之间都有很大变化。对于真正的发现科学，研究人员必须考虑所有蛋白质或所有基因，因此必须具有最高水平的多重水平的平台。但是对于大多数实验，基因或蛋白质的一部分就足够了。在这种情况下，您可以从更长的平台列表中进行选择，这些平台可以检测数十种蛋白质或数百个基因。对于临床实验室，一次运行多个样本的能力可能是最重要的。

样本完整性

样本处理在空间生物学平台之间有显着不同。如果您使用珍贵的样品或可能需要重新分析特定样品，那么寻找不会通过清除组织或作为分析过程中不可避免的部分来破坏样品的工作流程很重要。

展望未来

空间生物学工具为科学实验室提供了巨大的潜力。在接下来的几年中，大多数生物学实验可能会出现空间分辨率，因为现在普遍期望下一代测序数据。为了从您在空间生物学平台上的投资中获得最大收益，请考虑您的研究在未来几年内如何发展，并确保您选择的平台现在可以满足那些不断发展的需求。仔细权衡上述因素是开始空间生物学旅程的有用方法。

关于作者

Jason T. Gammack是Resolve Biosciences的首席执行官，这是一家为空间转录组学提供分子制图™技术的公司。他在生命科学行业工作了25年以上，并为CRISPR基因编辑，生物信息学等诸如研究领域推出了强大的技术。

参考

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