シングルセル空間トランスクリプトーム受託解析
シングルセル空間トランスクリプトーム受託解析
シングルセル空間トランスクリプトーム解析とは
1細胞ごとに組織内の位置情報を保持したまま遺伝子発現解析が可能です。組織切片上の転写産物（RNA）を1分子ごとに検出し、細胞境界情報と合わせて解析することで、個々の遺伝子が発現する位置（組織内の細胞）と量を計測することができます。そのため、シングルセルRNA-seqのような1細胞遺伝子発現解析法では失われていた空間的な位置情報を保ったまま、シングルセルトランスクリプトーム解析を実施することが可能です。
病変部を構成する細胞の種類や発現情報の取得だけでなく、病変部周辺にエンリッチした細胞に有意に発現する遺伝子の探索、目的細胞に隣接する細胞の種類や特徴的に発現する遺伝子の同定が可能です。また、相互作用する細胞ペアとその分子（リガンドと受容体）、シグナル伝達パスウェイを推定することもできます。細胞間相互作用解析などの網羅的な遺伝子発現情報が求められる解析においては、シングルセルRNA-seqデータ等との統合解析が有用です。
空間オミクス解析の1種である空間トランスクリプトーム解析法は、3つのタイプに分けられます（詳細はこちら）。手法により得られる結果の空間解像度や検出遺伝子数は様々であるため、研究目的に合わせて最適な手法を選択することが重要です。
用途
- 組織内に局在する各細胞タイプの推定（未知の細胞タイプ検出を含む）
- 組織内に局在する各細胞タイプで特徴的に発現する遺伝子の同定
- 組織内における細胞間相互作用（細胞ペア、リガンド及び受容体、パスウェイ）の推定
- 組織内の位置情報を考慮したpseudotime解析による細胞系譜（分化経路）推定
- 組織内の位置情報を考慮したRNA velocty解析による細胞動態の評価
- 目的細胞の近傍にエンリッチする細胞タイプや発現遺伝子の同定
- 目的細胞における各遺伝子の細胞内局在の検出
※関連解析サービス
Visium / Visium HD ＞
シングルセルRNA-seq解析 ＞
シングルセル遺伝子発現Flex解析 ＞
RamDA-seq / Shin-RamDA-seq解析 ＞
このような方に
- シングルセルRNA-seq解析では細胞や発現遺伝子の位置情報が得られずお悩みの方
- 参考論文と同じような解析を自身のサンプルで実施したい方
- 自身の研究目的に最適な実験デザインの検討から始めたい方
- 簡易ソフトでは希望の解析ができず、目的の結果の取得にお困りの方
- 空間トランスクリプトームとscRNA-seqデータの統合解析をご希望の方
- 論文や公共データベースで公開されているデータを用いた解析をご希望の方
当社の特徴
- 共同研究タイプの受託解析サービス（定型的や簡易的な受託解析ではありません） ＞
- 経験豊富な専門技術者がお問い合わせから直接対応
- 各種計測法や各種計測データの解析に対応
10x Genomics社 Xenium In Situシステム*1
NanoString社 CosMx SMIシステム*2
Vizgen社 MERSCOPEシステム*3等 - 生物学的意義を踏まえたデータ解析サービス ＞
- 解析結果の統計学的および生物学的解釈のサポート
空間トランスクリプトーム解析法の種類
空間オミックス解析の1種である空間トランスクリプトーム解析法は、3つのタイプに大別されます。手法ごとに得られる結果が大きく異なるため、研究目的に合わせて最適な手法を選択することが重要となります。
①関心領域（ROI）タイプ
レーザーやUVなどで選択した組織切片上の関心領域について、通常のRNA-seq解析を実施する手法です。病変部や腫瘍部などの関心領域における、バルク（集団の平均値）の網羅的な発現情報を取得可能です。しかしながら、個々の細胞の発現情報や空間的な位置情報を得ることはできません。
②スポットタイプ ＞
基盤上に配置したスポットごとに、網羅的な遺伝子発現解析を実施する手法です。空間的な位置情報を保持しながら遺伝子発現解析が可能です。空間分解能の違いにより複数のタイプに分けられます。ひとつはVisium*1で、スポットのサイズやスポット間の距離により、1スポットに数十個程度の細胞が含まれたり、解析されない細胞が一定数生じるタイプです。もうひとつはVisium HD*1で、細胞とほぼ同サイズのスポットで、スポット間の隙間のない高解像度タイプです。これらのタイプは研究目的や予算により適切な使い分けが必要です。
③シングルセルタイプ
組織切片上のRNAを１分子ごとに検出し細胞境界情報と併せて解析することで、1細胞ごとにトランスクリプトーム解析を実施する手法です。個々の遺伝子が発現する位置（組織内の細胞）と量を計測する遺伝子発現解析ができます。通常の（空間情報を含まない）シングルセル解析の結果を基に注目する遺伝子を選択し、それらの遺伝子（細胞）の空間情報を取得することを主な目的に使用します。網羅的な遺伝子発現解析も可能ですが、検出遺伝子数については数百～数千遺伝子と網羅性に関してはまだ課題もあります。
解析例
B細胞リンパ腫の微小環境の違いによるB細胞およびT細胞の機能的差異の検出
細胞とその周囲の細胞、細胞外マトリクスなどの局所的な環境は「微小環境（niche：ニッチ）」と呼ばれ、局所的な細胞機能に影響を与えていると考えられています。びまん性大細胞型B細胞リンパ腫のシングルセル空間トランスクリプトームデータ（CosMx*2データ）を使用し、がん組織に含まれる細胞タイプの空間的な分布からB細胞リンパ腫のニッチを同定しました。各ニッチに含まれるがん細胞（B細胞）やがん浸潤T細胞の特徴を同定し、同じ細胞タイプに分類されたB細胞やT細胞であっても、ニッチにより細胞機能が異なることを示しました。
Ｂ細胞リンパ腫を構成する細胞タイプの同定
Ｂ細胞リンパ腫を構成する細胞タイプの同定
B細胞リンパ腫を構成する細胞を、発現プロファイルの類似度に基づいてクラスタリングし、細胞タイプを推定した結果をUMAPにより二次元上にプロットしました（左図）。各クラスタの細胞タイプに特徴的な遺伝子の発現をドットプロットにより示しました（右図）。縦軸はクラスタ、横軸は遺伝子を示します。
B細胞リンパ腫を構成するニッチの同定
B細胞リンパ腫を構成するニッチの同定
B細胞リンパ腫を構成する細胞とその他の細胞の空間的な分布から、６種類のニッチを同定しました。グラフの縦軸は、各ニッチを構成する細胞タイプの割合を合計１として表示し、横軸はニッチを示しています。各細胞タイプを含む「混合型ニッチ（CN1）」、B細胞を多く含む「B細胞型ニッチ（CN2）」、抗原提示細胞などの骨髄系細胞を多く含む「骨髄系細胞型ニッチ（CN5）」などに分類されました。
組織におけるニッチと各細胞タイプの分布
組織におけるニッチと各細胞タイプの分布
がん組織におけるニッチの空間分布（上段）と、各ニッチに含まれる細胞タイプの空間分布（下段）を示しました。図中のそれぞれの点は細胞を示しており、ニッチおよび細胞タイプごとに色分け表示しました。ニッチの分布からは、領域ごとの特徴をより俯瞰して把握することが可能です。
B細胞型ニッチに特徴的な増殖中のB細胞の検出
B細胞型ニッチに特徴的な増殖中のB細胞の検出
B細胞と同定された細胞をニッチごとに分け、細胞増殖に関連する遺伝子の発現をドットプロットで表示しました。B細胞型ニッチ（CN2）に含まれるB細胞で細胞増殖に関連する遺伝子発現が多く見られ、 B細胞型ニッチでは特徴的にB細胞が増殖していると考えられます。
各ニッチに特徴的なT細胞の機能的差異の検出
各ニッチに特徴的なT細胞の機能的差異の検出
T細胞と同定された細胞をニッチごとに分け、T細胞の機能に関連する遺伝子の発現をドットプロットで表示しました。混合型ニッチ（CN1）に含まれるT細胞は、ナイーブ/細胞障害性/疲弊T細胞に特徴的な遺伝子発現が見られ、全てのタイプのT細胞が混在していると考えられました。がん細胞や抗原提示細胞を含む混合型ニッチで活発な細胞間相互作用が行われている可能性が考えられます。B細胞型ニッチ（CN2）に含まれるT細胞は疲弊T細胞に特徴的な遺伝子発現が見られ、恒常的ながん細胞との相互作用により疲弊した状態にある可能性が考えられます。骨髄系細胞型ニッチ（CN5）に含まれるT細胞は細胞障害性T細胞に特徴的な遺伝子発現が見られ、抗原提示細胞との相互作用により成熟が進んだ状態のT細胞を多く含む可能性が考えられます。
サービス概要
予め解析方法や条件が決まっている定型的な解析サービスではありません。研究目的に合わせて実験・解析デザインを立案し、最適化した手法・条件で各工程の解析作業を実施します。研究計画の立案を始め、解析結果の解釈、今後の解析方針のご提案、論文化まで、お客様のご要望に応じて伴走支援します。ウェット実験とデータ解析の経験豊富な専門技術者と、打ち合わせを重ねながら解析を進めることができるため、よりご希望に合致した結果の取得、より深い結果の解釈に繋がります。
サービス内容
- ヒアリング
- 事前打ち合わせ、実験デザイン策定
- 組織切片/ブロック作製サポート
- 検体受入検査
- ウェット実験、データ解析（※解析フローはこちら ＞）
- 中間打ち合わせ
- 納品および解析結果打ち合わせ（納品説明、結果解釈、今後の方針）
- 各種コンサルティング（論文化サポート、リバイス対応、解析方針や今後の研究計画のご提案等）
参考価格 / 納期
ご要望により異なりますのでお問い合わせ下さい。
解析フロー
イメージング 各種計測データ 発現量推定
クラスタリング
細胞タイプ推定
組織切片へのマッピング
高次解析 解析結果
受入物
| ① 組織切片 / ブロックから解析 | ② 各種計測データから解析 | |
|---|---|---|
| 受入物 |
【 FFPE切片の場合 】
【 FFPEブロックの場合 】
【 凍結組織切片の場合 】
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| 生物種 |
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― |
| 受入条件 |
【 FFPE切片の場合 】
【 FFPEブロックの場合 】
【 凍結組織切片の場合 】
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【 計測法 】
※上記のほか、様々な計測データに対応
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| その他 |
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以下の情報をお知らせください
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※検体ご提出方法の詳細は、ご依頼時に別途資料でご案内しております。
遺伝子パネル
| 遺伝子パネル（既製遺伝子数 + 最大カスタム遺伝子数） | ||
|---|---|---|
| ユニバーサル（汎用） | 用途別 | |
| ヒト |
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| マウス |
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| その他 |
フルカスタムパネル (〜960) |
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※様々な遺伝子パネルから選択可能です。
※ご要望に合わせて最適な遺伝子パネルの選択をサポート致します。
※各遺伝子パネルの遺伝子リストについてはお問い合わせ下さい。
※ヒト、マウス以外の生物種はフルカスタムパネルをご利用下さい。
※最大カスタム遺伝数：既製遺伝子に追加できる遺伝子の最大数
※遺伝子パネル名は各社の商品名または登録商標です。
納品物
- 解析報告書
- 細胞のクラスタリング画像データ
- 各細胞タイプの空間分布画像データ
- 各遺伝子の1細胞単位の発現分布画像データ（クラスタリング結果上の分布、空間分布）
- 各遺伝子のRNA1分子単位の発現分布画像データ（空間分布）
※実際の納品物はご依頼内容により変わります。
御見積の流れ
- 下記の項目をご連絡下さい。
研究目的（概要） / 検体の種類（由来組織） / 検体数 / 希望納期 - 弊社からお送りする「お問い合わせフォーム」にご要望の詳細をご記入下さい。
- 3営業日以内に御見積価格（概算）をご連絡致します。
お問い合わせ / 御見積依頼方法
こちらよりお問い合わせください ＞
専門技術者が原則24時間以内にご連絡します。（土日祝日は除く）
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御見積依頼の場合
ご依頼内容により御見積価格は異なります。御見積をご希望の場合は「お問い合わせフォーム」をお送りします。
実験や解析に関するご相談の場合
ウェブ相談は30分無料です。事前に「お問い合わせフォーム」に必要事項をご記入下さい。
よくあるご質問(FAQ)
- 研究目的やサンプルに合わせて実験デザインや解析方針を策定し、ウェット実験とデータ解析の経験豊富な専門技術者と打ち合わせを重ねながら、解析作業を進める双方向型の解析サービスです。目的に合わせて最適化した実験や解析作業の実施はもちろん、組織切片やブロック作製のサポート、結果の解釈、論文化の支援、次の解析の提案まで伴走支援します。空間解析が初めての方は、安心して解析を始めることができ失敗リスクの低減にも繋がります。解析経験者は、これまでの解析結果や課題を踏まえ、より適切な解析手法の選定や再解析の検討、論文化に向けたデータの深掘り、不足データの追加取得まで効率的に進めることができます。
- 実験デザインや解析方針を決定するため、（守秘義務は厳守していますので）医学的、生物学的な視点で研究の背景や目的を共有して下さい。専門分野の異なる医学生物学研究者に説明する場合と同程度の内容でご説明頂けると、スムーズに情報を共有できます。お客様との打ち合わせ後に社内で検討し、解析目的の達成に最適なプランのご提案と御見積価格をご連絡します。また、共有頂いた内容は細胞調製サポート、ウェット実験、データ解析作業の最適化にも活かされます。
- 網羅的な遺伝子発現解析を行いたいが、厳密に1細胞ごとの発現情報でなくても良い場合は、Visium HDが適しています。一方、解析対象遺伝子がすでに決まっており、厳密に1細胞ごとの発現情報であることが重要で、隣接する細胞のどちらで発現している遺伝子であるかを区別したい場合は、Xenium、CosMx, MERSCOPEなどのシングルセル空間トランスクリプトーム解析法が適しています。研究目的、求める空間分解能、網羅性、生物種などに応じて選択します。もっと詳しく ＞
- 各計測法で定められた計測範囲内に、重なりなく載せることができれば、何切片でも一度に計測できます。ただし、切片同士は接触させずに少し離して載せて下さい。ご要望の内容にもよりますが、切片数に応じて、データ解析費用が変動します。
- 実験やデータ解析の方法・条件は、研究目的を踏まえて検討する必要があります。そのため当社では、研究目的を伺った上で、最適な方法と条件をご提案しております。どのような研究目的であっても同一条件で実施するのではなく、方法や条件を丁寧に検討することが、理想的な結果の取得につながります。
- FFPE切片やFFPEブロックの場合は乾燥剤同梱で4℃、凍結組織切片や凍結組織ブロックの場合はドライアイス同梱で、弊社関東本社（千葉県柏市）までお送り下さい。詳細は別途ご案内します。
ご注意事項
- 受入物を品質検査した結果、解析をお引き受けできない場合があります。
- データ解析トレーニングは行っていません。
参考文献
Reina-Campos, M. et al. "Tissue-resident memory CD8 T cell diversity is spatiotemporally imprinted" Nature 639, 483–492(2025). doi: 10.1038/s41586-024-08466-x
I-Hao Wang. et al. "Spatial transcriptomic reconstruction of the mouse olfactory glomerular map suggests principles of odor processing" Nat Neurosci 25, 484(2022). doi: 10.1038/s41593-022-01030-8
*1 10x Genomics社の商品名または登録商標です。
*2 NanoString Technologies社の商品名または登録商標です。
*3 Vizgen社の商品名または登録商標です。
*4 10X Genomics社より計測データをご提供頂きました。
*5 Uniform Manifold Approximation and Projection（次元削減法の1種）