空間トランスクリプトーム受託解析｜Visium HD
空間トランスクリプトーム解析（10x Visium / Visium HD*1）とは
組織切片上の微小領域（既定のスポット）ごとに、空間情報を保持したまま網羅的な遺伝子発現解析が可能です。基板上に配置したスポットごとに転写産物（RNA）の種類と量を網羅的に計測することで、個々の遺伝子が発現する組織内の位置と量を検出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ちつつ、約2万遺伝子に及ぶ網羅的な遺伝子発現解析を実施することが可能です。
病理組織学的特徴と発現プロファイルを対比することや、病理組織学的には明瞭に区別しにくい領域を発現プロファイルの類似度によって分類・特徴付けることができます。また、シングルセルRNA-seq等と合わせて解析することで、シングルセル解析で得られた遺伝子の機能と、組織内の局在を合わせて解釈することが可能です。さらに、組織内の空間配置を考慮した細胞系譜の推定にも活用できます。
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
- 病理組織における目的遺伝子の発現領域の同定
- 病理学的特徴と発現プロファイルの対比
- 網羅的な（約2万遺伝子の）発現情報を基にした組織内の各領域の分類および特徴付け
- 組織内の各領域で特徴的に発現する遺伝子の同定（バイオマーカーの探索）
- 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
※関連解析サービス
このような方に
- シングルセルRNA-seq等では遺伝子の組織における発現分布が分からずお悩みの方
- 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
- 各クラスタに含まれる細胞タイプの種類と割合を明らかにしたい方（deconvolution解析）
- シングルセルRNA-seqと空間トランスクリプトームの統合的な解析をご希望の方
- 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） ＞
- 研究目的を踏まえ論文化を志向した高品質な解析サービス
- 経験豊富な専門技術者が直接対応
- 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（トランスクリプトーム）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単位で、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。
Visium HD*1の空間分解能について
解析例
肝細胞がんにおける線維化領域および免疫抑制シグナル伝達関連遺伝子の検出
ヒト肝細胞がん病理切片より取得したスポット型空間トランスクリプトームデータ（Visiumデータ）を用いて、発現プロファイルを基に各スポットを分類し、線維化領域において特徴的に発現する遺伝子の検出を行いました。
がん組織のHE染色像と各スポットの発現プロファイルに基づいた各領域の分類結果
がん組織のHE染色像と各スポットの発現プロファイルに基づいた各領域の分類結果
各スポットの網羅的な発現情報（発現プロファイル）に基づいてスポットをクラスタリングし、各スポットの位置情報に従ってHE染色像（左図）に各スポットを割り当てると、形態学的特徴や空間的配置との対応が見られました（右図）。HE染色像から判断した線維化領域を▲で示しています。クラスタ１（C1）は、 HE染色像から判断した線維化領域に対応していました。
スポットのクラスタリング結果と各スポットに特徴的な遺伝子発現
スポットのクラスタリング結果と各スポットに特徴的な遺伝子発現
各スポットのクラスタリング結果をUMAPにより二次元上にプロットしました（左図）。１つの点が１つのスポットを示します。各点には各スポットの発現プロファイルが紐づいており、発現が類似しているほど各点は基本的には近くに配置されます。各クラスタで特徴的な遺伝子の発現量と発現割合をドットプロットで図示しました（右図）。縦軸は遺伝子、横軸は各クラスタに対応しています。遺伝子の発現量をドットの色の濃淡で、遺伝子を発現しているスポットの割合をドットの大きさで示しました。
線維化領域に特徴的な遺伝子の発現
線維化領域に特徴的な遺伝子の発現
病理切片上のクラスタ1（C1：線維化領域）を茶色に表示しました（左図）。 HE染色像から判断した線維化領域を▲で示しています。また、線維化領域で特徴的に発現する遺伝子の発現量をバイオリンプロットで図示しました（右図）。線維化に関連する遺伝子が、C1で特徴的に発現していました。尚、C6は平滑筋細胞が多く存在する領域と推定され、線維化領域とは区別しています。
TGFβシグナル伝達関連遺伝子の発現分布
TGFβシグナル伝達関連遺伝子の発現分布
線維化に関与することが知られているTGFβシグナルの関連遺伝子の発現量を、HE染色像上にヒートマップで示しました。いずれの遺伝子も、C1で特徴的に発現していました。また、 TGFβは免疫抑制性サイトカインとしてもよく知られています。そこで次に、その他の免疫抑制シグナル伝達経路についても検討しました。
免疫抑制シグナル伝達関連遺伝子群の発現分布（スコアリング表示）
免疫抑制シグナル伝達関連遺伝子群の発現分布（スコアリング表示）
腫瘍には制御性T細胞（Treg）や腫瘍関連マクロファージなどの免疫抑制に関与する細胞が存在し、抗腫瘍免疫応答の抑制に関与することが知られています。免疫抑制に関わるシグナル伝達経路に関連する遺伝子群の発現量をスコアリングして、ヒートマップで示しました。スコアが高い（スポットが赤色）ほど、各シグナル伝達関連遺伝子群の発現量が高いことを示します。線維化領域（▲）では、免疫抑制に関わるシグナル伝達経路が活性化していると考えられます。
スポット型の空間トランスクリプトーム解析では、空間情報が紐づけられた遺伝子発現解析により、組織学的特徴と発現プロファイルを対比することや、組織学的には明瞭に識別しにくい領域を発現プロファイルによって分類し特徴付けることが可能です。
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。
解析条件
- 検出遺伝子数 ： ヒト18,000遺伝子以上、マウス・ラット21,000遺伝子以上
- データ解析 ： 研究目的に沿った最適な手法で実施します
※TCR、Ig J及びV領域、リボソームタンパク質、HLA、KIR、lncRNA等の遺伝子は検出不可
解析フロー
ハイブリダイゼーション
ライブラリ調製
シーケンシング 画像・シーケンスデータ 発現量推定
クラスタリング
発現変動遺伝子抽出
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 画像・シーケンスデータから解析 | |
|---|---|---|
| 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 】
【 凍結組織ブロックの場合 】
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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 】
【 凍結組織ブロックの場合 】
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【 計測法 】
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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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検体の準備と提出
理想的な解析結果を取得するためには、適切な手順で切片を作製し、RNAの分解を防ぐことが重要です。弊社では、下記の手順で切片のRNA品質の確認作業を事前に行い、その後本解析を実施します。（詳細は別途ご案内）
-
【 切片の場合 】
- 新鮮組織を使用して適切な条件でFFPE/凍結組織ブロックを作成
- すぐにFFPE/凍結組織ブロックから目的領域の切片を作成（解析用切片）
※切片を貼付する専用スライドは弊社よりご提供可 - 隣接する切片は受入検査用切片として確保
- 解析用切片、受入検査用切片を弊社受託解析窓口へ送付
- 弊社で受入検査を実施し結果をご報告
- 受入検査のPassを確認後、解析用切片で本解析を実施
----- 以降、弊社で実施します -----
-
【 ブロックの場合 】
- 新鮮組織を使用して適切な条件でFFPE/凍結組織ブロックを作成
- すぐにFFPE/凍結組織ブロックを弊社受託解析窓口へ送付
- 解析用切片を作成（薄切しHE染色後、目的領域をお客様に確認）
- 隣接する切片を受入検査用切片として確保
- 受入検査を実施
- 受入検査のPassを確認後、解析用切片で本解析を実施
----- 以降、弊社で実施します -----
納品物
① 組織切片から解析
- 解析報告書
- シーケンスデータ
- HE染色画像データ
- クラスタリング結果
- クラスタリング結果の空間分布画像データ
- 各遺伝子のクラスタリング結果上の発現分布
- 各遺伝子の空間上の発現分布
- 各種遺伝子リストなど
② 画像・シーケンスデータから解析
- 解析結果報告書
- クラスタリング結果
- クラスタリング結果の空間分布画像データ
- 各遺伝子のクラスタリング結果上の発現分布
- 各遺伝子の空間上の発現分布
- 各種遺伝子リストなど
※実際の納品物はご依頼内容により異なります。
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。
- Visiumは直径55µmのスポット単位で遺伝子発現量を測定するのに対し、Visium HDは2µm四方ごとに計測し、8um四方単位で網羅的な遺伝子発現解析が可能です。
- 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 ＞
- 計測範囲（6.5mm or 11mm四方）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。
- 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
Piña, J.O. et al. "Single Cell Spatial Transcriptomics of the Murine Embryonic Palate Links Pax9 to Patterning and Organization of Extracellular Matrix Components." Preprint at In Review (2025).doi: 10.21203/rs.3.rs-5969552/v1
Giraud et al. "TREM1+ regulatory myeloid cells expand in steatohepatitis-1 HCC and associate with poor prognosis and therapeutic resistance to immune checkpoint blockade" BioRxiv. doi: 10.1101/2022.11.09.515839
Nakamoto et al. "Spatial dynamics of the tumor microenvironment in emerging resistance to targeted therapy in EGFR-mutated NSCLC" BioRxiv preprint doi: 10.1101/2025.02.10.637543
*1 10x Genomics社の商品名または登録商標です。
*2 10X Genomics社より計測データをご提供頂きました。
*3 GCATbio社の商品名または登録商標です。