摘要：在生命科学领域，我们常常面临这样的困境：珍贵的临床FFPE样本（福尔马林固定石蜡包埋样本）犹如一个个“时间胶囊”，封存着疾病发生的关键信息，却因RNA严重降解、分子交联等问题，成为难以高效解读的“黑匣子”。更棘手的是，我们不仅想看清人体细胞的基因表达，还想同时
在生命科学领域，我们常常面临这样的困境：珍贵的临床FFPE样本（福尔马林固定石蜡包埋样本）犹如一个个“时间胶囊”，封存着疾病发生的关键信息，却因RNA严重降解、分子交联等问题，成为难以高效解读的“黑匣子”。更棘手的是，我们不仅想看清人体细胞的基因表达，还想同时揪出潜藏的病原体，看清它们到底躲在哪里、做了什么。
2025年8月28日，华大生命科学研究院牵头建设的基因组多维解析技术全国重点实验室联合多家机构，在Cell期刊上发表了文章Stereo-seq V2: spatial mapping of total RNA on FFPE sections with high resolution。研究人员开发了Stereo-seq V2空间转录组技术，首次实现了在FFPE样本上同时进行宿主与微生物全域、高分辨率、原位时空转录组分析，成功打开了临床样本的“黑匣子”，为感染性疾病、肿瘤免疫等研究提供了前所未有的强大工具。该技术是Stereo-seq技术的重要升级，标志着中国在空间多组学技术领域持续引领创新，推动生命科学研究从“看见细胞”走向“看清细胞与微生物战场”的精准医学新时代。
图1. Stereo-seq V2应用于不同保存年限的FFPE三阴性乳腺癌样本
突破一：FFPE样本解限，打开临床“宝藏”大门
临床样本中超过90%都是FFPE样本，它们保存方便、数量巨大，是真正的医学“宝藏”，但RNA降解严重，传统技术无从下手。Stereo-seq V2通过创新的去交联技术和随机引物捕获策略，突破了这一瓶颈。即使是在RNA完整性极差（DV200）、保存长达9年的乳腺癌样本中，仍能清晰绘制出肿瘤基因表达空间图谱，精准区分癌区、免疫区、坏死区，甚至识别出不同的肿瘤细胞亚型。这意味着，遍布全球医院病理科的海量FFPE样本库，从此可被高效解锁用于前沿研究。
突破二：随机引物“万能钥匙”，捕获全部RNA种类
不同于市面上其他技术大多采用只能捕获mRNA的“poly(T)钥匙”，Stereo-seq V2采用随机引物这把“万能钥匙”，可无偏好地捕获包括mRNA、lncRNA、snoRNA在内的全转录组RNA。这不仅让检测到的基因数量更多，能发现大量以往被忽略的低表达基因和调控元件，更关键是实现了基因全长均匀覆盖，为精准鉴定肿瘤特异性可变剪接事件提供了可能。
图2. Stereo-seq V2实现基因全长覆盖和全转录组捕获
突破三：宿主-微生物原位共分析，真正实现“战场地图”全景描绘
这是Stereo-seq V2最具颠覆性的突破。传统技术要么只能看宿主，要么需预先知道病原体种类去设计探针，如同“盲人摸象”。而Stereo-seq V2的随机引物策略，能同时、无偏地捕获样本中所有人类基因和微生物RNA。
在结核杆菌感染的小鼠模型和人类结核肺组织中，研究团队不仅精准绘制了病原体在肺部随时间的动态分布图，更首次在空间上原位发现了一群聚集在感染灶周围的、针对结核杆菌的特异性B细胞克隆，并观察到它们靠近感染区域时不断发生突变、成熟的过程。这相当于不仅找到了敌人（病原体）的藏身据点，还发现了正在现场作战的特种部队（特异性免疫细胞）及其作战轨迹，为疫苗和抗体药物研发提供了精准靶标。
图3. Stereo-seq V2检测结核杆菌感染小鼠肺脏的免疫动态变化
突破四：临床应用前景广阔，从精准诊疗到药物研发
Stereo-seq V2的强大能力，为其在临床广泛应用铺平了道路：
肿瘤精准医疗：在乳腺癌样本中识别出与预后相关的基因拷贝数变异和耐药相关的新剪接异构体。
感染性疾病诊断与研究：可直接用于疑难感染的病原体空间定位和宿主免疫反应评估，指导精准用药。
抗体药物研发：快速发现并定位病原体特异性中和抗体克隆，加速抗体药物筛选。
神经科学、发育生物学：对珍贵存档脑组织进行高分辨率空间图谱分析。
基因组多维解析技术全国重点实验室徐讯研究员、廖莎研究员、李杨博士，同济大学附属上海市肺科医院陈昶教授，中国医学科学院北京协和医学院病原生物学研究所刘海鹰研究员为本文的共同通讯作者。华大生命科学研究院赵宇博士、李杨博士、何颖博士、刘怡、李薪星、李兆勋，以及同济大学附属上海市肺科医院吴俊琪医师等为本文的共同第一作者。
专家点评
高福 （ 中国科学院院士 ）
非常欣喜地看到我国科研团队在空间组学技术领域取得这一令人振奋的重大突破。Stereo-seq V2技术的成功研发，充分体现了多学科交叉融合的创新力量，为传染病基础研究和防控实践提供了前所未有的技术利器。这项技术最令人瞩目的创新点在于，首次实现了在临床FFPE组织样本中原位、同步、高通量解析宿主与病原体的空间转录组信息。这意味着我们不仅能够精准定位病原体在组织中的分布热点和复制灶，还能同时“看到”宿主免疫细胞在这些热点周围的反应状态和空间分布规律，真正实现了对'感染现场'的全景式重现和分子水平的'犯罪现场侦查'。从病原学研究的专业视角来看，这项技术具有三个方面的重大价值：
第一，为研究病原体的组织嗜性、复制动态和免疫逃逸机制提供了全新的研究范式。传统技术只能告诉我们'有没有'病原体，而Stereo-seq V2能够告诉我们病原体“在哪里”、“有多少”，以及周围的宿主细胞“在做什么”。这种空间维度信息的获得，对我们理解感染的发病机制具有革命性意义。
第二，能够无偏性地捕获已知和未知病原体，对新发突发传染病的病原识别和溯源研究具有独特优势。该技术不需要预先设计特异性探针，这种'无假设'的研究方式，特别适合在不明原因疫情中寻找可疑病原体。
第三，使历史样本的价值得到最大化利用。全球医疗机构保存的海量FFPE样本是一个巨大的知识宝库，这项技术让我们能够对这些珍贵样本进行深度挖掘，回溯性研究重要传染病的时空演变规律。
Stereo-seq V2技术的成功研发，不仅展现了我国在生命科学技术领域的原始创新能力，更重要的是为解决传染病防控的重大需求提供了强有力的技术支撑。这项技术将基础研究、临床应用和疫情防控有机地连接在一起，充分体现了面向人民生命健康的科技创新导向。
期待这项技术能够在未来的传染病防控实践中发挥重要作用，为推动构建人类卫生健康共同体作出积极贡献。同时也希望研发团队能够继续深化技术创新，推动其在更广泛领域的应用，让这一'中国创造'的技术成果造福全球公共卫生事业。
专家点评
周鹏 （ 广州国家实验室，研究员 ）
Stereo-seq V2技术的问世令人振奋，它为我们这些在病毒学基础研究一线的工作者提供了一把破解“感染黑箱”的“金钥匙”。这项技术所带来的，不仅仅是检测灵敏度和分辨率的提升，更是一次研究范式的根本性变革。
在冠状病毒研究领域，有几个长期困扰我们的核心科学问题：病毒究竟具体偏好感染呼吸道中的哪些特定细胞？这些被感染的细胞如何改变其功能并影响周边微环境？高效的中和抗体是如何在感染局部被诱导产生的？传统的批量测序技术只能给出一个“平均答案”，而Stereo-seq V2首次让我们能够在组织微环境中‘看见’这些过程的时空动态和细胞异质性。
具体来说，它的突破性体现在：
第一，精准解析病毒的“细胞嗜性”与“复制工厂”。该技术能以前所未有的分辨率确定病毒RNA富集的组织区域和相关细胞亚型，甚至能可视化病毒复制和转录活跃的‘热点区域’，这对于理解冠状病毒的致病机制至关重要。
第二，原位揭示免疫应答的“空间规则”。我们能够直接观察到，在病毒复制灶附近，哪些免疫细胞被招募和激活，它们表达了哪些抑制或促进病毒复制的因子（如干扰素、炎性因子），以及关键的抗原呈递过程发生在何处。这为理解免疫保护与免疫病理的平衡提供了全新视角。
第三，解析B细胞参与抗病毒的动态过程。 Stereo-seq V2能够直接从感染组织局部，分离出那些富集在病毒病灶周围的、最有可能产生高效中和抗体的B细胞克隆。真实还原B细胞及相应抗体克隆在“感染现场”的动态变化，为理解B细胞参与抗病毒反应的动力学过程，提供了强有力的工具。
可以说，Stereo-seq V2将病毒学研究从“黑箱操作”时代带入了“透明可视化”时代。它不仅能够帮助我们更深刻地理解冠状病毒等病原体的感染本质，其与各类基因编辑技术、动物模型相结合，更蕴含着巨大的潜力来系统性地揭示宿主因子在感染过程中的功能。我期待尽快将这一强大的工具应用到我们的研究中，推动更多从机制到应用的原创性发现。
结语：从“看见”到“看懂”，中国技术持续引领
从Stereo-cell打破单细胞测序局限，到Stereo-seq V2打开FFPE样本黑匣子、解锁宿主-微生物互作奥秘，中国科研团队正持续为生命科学领域提供原创性的“中国工具”和“中国方案”。Stereo-seq V2不仅是一项技术升级，更是一个强大的生命数据引擎，它将驱动基础研究、临床诊断和新药研发进入一个更加精准、全面和原位的空间多组学时代。
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来源：微生物组
