空间转录组跨平台技术评测:10XGenomics Visium HD(2um分辨空间连续探针+全转录组覆盖)成功解析淋巴结明区和暗区差异

空间转录组技术虽然发展迅速，但目前的跨平台基准测试仍然有限，且大多聚焦于技术性能本身，而非生物学意义的解读。现有的比较研究往往存在三大痛点：

• 组织类型局限：多集中在脑和实体瘤，免疫淋巴器官（如脾脏）的代表性严重不足。淋巴组织结构精密，既有明确的微解剖分区（如生发中心的暗区和明区），又有高度动态的免疫细胞状态，对平台的分辨能力提出了更高要求。

• 缺乏生物学对照：很少引入具有明确生物学定义的基因扰动（如基因敲除）作为“金标准”。没有标准答案，就很难判断平台检测到的差异是真实的生物学信号，还是技术噪声。

• 样本不匹配：多数比较使用不同的组织样本或不同的基因面板，难以进行直接对比。不同样本之间的个体差异会混淆平台间的真实性能差异。

为此，研究团队构建了 SpatialBench，这是一个基于匹配小鼠淋巴组织的多平台资源，旨在回答一个核心问题：不同平台在解析免疫组织空间结构时，究竟能提供多高的生物学分辨率？

SpatialBench 的实验设计非常严谨，采用了匹配样本 + 生物学扰动的策略，确保三个平台在相同条件下进行公平比较。

1.生物学模型

利用疟疾感染并治愈的小鼠脾脏模型。该模型包含三种基因型：野生型（WT）、对照组（CTRL）和 B细胞特异性 Tbx21 敲除（KO） 小鼠。Tbx21（即转录因子 T-bet）的缺失会破坏生发中心（GC）的极化（暗区/明区），为平台性能评估提供了明确的“生物学金标准”——如果平台足够灵敏，就应该能检测到这一已知的生物学变化。

2.三大平台对比

Visium HD（10x Genomics）：基于测序（sST），2μm 间距，8μm 有效 bin，提供近乎全转录组覆盖。

Xenium（10x Genomics）：基于成像（iST），利用锁式探针和滚环扩增，高空间精度。

MERSCOPE（Vizgen）：基于成像（iST），利用多重误差鲁棒荧光原位杂交（MERFISH）。

3.参考数据集

匹配了单细胞（scRNA-seq）和单核（snRNA-seq）转录组数据，作为细胞类型注释和基因表达相关性分析的参考。

图1 SpatialBench 高分辨率空间转录组学研究设计概览

1. 平台性能：灵敏度与背景信号的权衡

2. 细胞分割：影响下游分析的“隐形之手”

3. 基因表达一致性：核心生物学信号稳健

4. 生发中心（GC）分区：Visium HD 与 Xenium 胜出

SpatialBench 研究得出以下核心结论：

• 核心信号稳健，但分辨率有差异：所有平台都能恢复主要的免疫组织和Tbx21 相关程序，但平台差异主要体现在可访问的生物学分辨率层级上。简单来说，大家都能看到“有变化”，但能看到多细的变化，平台之间差异显著。

• Visium HD 与 Xenium 互补：Visium HD 提供了全转录组尺度的GC特征描述，Xenium 提供了单细胞级的空间精度。两者结合，能全面解析GC的暗区/明区组织。

• MERSCOPE 的局限：在当前配置下，MERSCOPE 未能解析GC分区，提示其在免疫组织微环境分析中可能需要更高灵敏度的化学版本（如 v2 化学）。

• 分割策略至关重要：在免疫组织中，默认的细胞分割方法往往不足，自定义的图像分割（如Cellpose）或基于转录本的分割（如Proseg）能显著提升细胞类型注释的准确性。