复杂的生物系统机制研究有新的工具

空间转录组技术可以同时分析细胞基因表达和空间定位信息，是揭示器官发育、疾病机制等生命过程的重要工具。然而，目前的方法大多是针对单个样本设计的，难以处理多个样本数据(如比较样本、时间序列、三维空间等)，严重阻碍了多个样本研究的深入，限制了对复杂生物系统的认知。

4月21日，华大生命科学研究院研究小组提出了一套名为“Stereopy创新分析框架系统地处理了多样本空间转录组数据联合分析的问题，为复杂生物系统的机制研究提供了新的工具，相关成果发表在自然通信中。

Stereopy框架包括三个核心部件，Msdata器皿可以统一接口，管理海量数据，支持多样本的快速呼叫和灵活操作;MSS控制器是一个智能中枢系统，可以自动跟踪数据依赖关系，生成可视化结果;MS-ST转换器可以灵活适应多样本分析的要求，不仅可以整合整体数据，还可以拆分验证局部结果。

研究人员介绍，Stereopy配备了三种算法，其中，Stereopy-CCD算法能准确识别疾病样本与正常样本的细胞群落差异;Stereopy-TGPI算法首次实现了时空维度的联合分析。同时，考虑到空间分布和时间变化的一致性，它不仅可以识别发育过程中不断变化的基因，还可以建立动态的时间基因控制网络，破解发育和疾病过程中的分子密码;Stereopy-Nichereg3D算法突破了二维限制，以单细胞分辨率重建了三维细胞微环境。通过整合细胞间通信和基因控制网络模型，提高了特定场景预测的准确性，为器官研究提供了新的视角。

实验证明，Stereopy的算法在准确性和完整性上超过了目前的工具，相关结果已应用于脑发育、肿瘤微环境等前沿领域。目前，Stereopy开源工具已被全球研究人员下载4.8万多次，应用于数千个研究项目。其实用性和效率有望促进空间组学技术的标准化，加快精准医学和新药研究的突破。

研究小组说：“Stereopy不仅是技术工具的创新，也是科研范式的创新。我们希望这一成就能为全球生命科学社区提供强大的帮助，共同探索生命系统的奥秘。”