空間轉(zhuǎn)錄組技術(shù)能同時解析細胞的基因表達和空間位置信息，是揭示器官發(fā)育、疾病機制等生命過程的重要工具。然而，現(xiàn)有方法大多針對單樣本設(shè)計，難以處理多樣本數(shù)據(jù)（如對比樣本、時間序列、三維空間等），這嚴重阻礙了多樣本研究的深入，限制了對復(fù)雜生物系統(tǒng)的認知。

據(jù)肽度TIMEDOO獲悉，4月21日，華大生命科學(xué)研究院在空間組學(xué)領(lǐng)域獲得重大突破，研究團隊首次提出了一套名為“Stereopy”的創(chuàng)新性分析框架，系統(tǒng)性地解決了多樣本空間轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)聯(lián)合分析的難題，為復(fù)雜生物系統(tǒng)的機制研究提供了全新工具。成果于《自然·通訊》（Nature Communications）發(fā)表。

Nature Communications官網(wǎng)截圖

Stereopy整體框架圖

三大核心組件驅(qū)動數(shù)據(jù)高效分析

Stereopy框架包含三大核心組件，MsData容器能夠統(tǒng)一接口、管理海量數(shù)據(jù)，支持多樣本快速調(diào)用與靈活操作；MSS控制器為智能化中樞系統(tǒng)，可自動追蹤數(shù)據(jù)依賴關(guān)系，生成可視化結(jié)果；MS-ST轉(zhuǎn)換器可以靈活適配多樣本分析需求，既能整合全局數(shù)據(jù)，也能拆分驗證局部結(jié)果。

這一框架顯著提升了數(shù)據(jù)處理的效率與可靠性，為多維度研究提供了標(biāo)準(zhǔn)化解決方案。

Stereopy多樣本數(shù)據(jù)分析框架

三大創(chuàng)新算法助力解鎖新發(fā)現(xiàn)

Stereopy所配置的三大算法使其在比較分析、時間分析與三維空間多樣本組學(xué)分析中均取得了重要進展。

Stereopy-CCD算法能夠精準(zhǔn)識別疾病樣本與正常樣本的細胞群落差異。相較于其他算法，CCD不僅可以更快速、準(zhǔn)確地識別組織結(jié)構(gòu)，還可以對不同條件下的多樣本進行聯(lián)合結(jié)構(gòu)域識別；Stereopy-TGPI算法首次實現(xiàn)了時空維度聯(lián)合解析，同時考慮基因在空間分布和時序變化上的一致性，不僅可以識別發(fā)育過程中連續(xù)變化的基因，還可以建立動態(tài)的時序基因調(diào)控網(wǎng)絡(luò)，破解發(fā)育與疾病進程的分子密碼；Stereopy-NicheReg3D算法突破了二維限制，以單細胞分辨率重建三維細胞微環(huán)境。通過整合細胞間通訊和基因調(diào)控網(wǎng)絡(luò)模型，提高了針對特定情境預(yù)測的準(zhǔn)確性，為器官發(fā)生研究提供全新視角。

實驗證明，Stereopy的算法在準(zhǔn)確性、全面性上超越現(xiàn)有工具，相關(guān)成果已應(yīng)用于腦發(fā)育、腫瘤微環(huán)境等前沿領(lǐng)域。

科研影響力與廣泛應(yīng)用前景

目前，Stereopy開源工具已被全球科研人員下載超4.8萬次，服務(wù)了數(shù)千個研究項目。其通用性與高效性受到國際同行的高度評價，有望推動空間組學(xué)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化，加速精準(zhǔn)醫(yī)學(xué)、新藥研發(fā)等領(lǐng)域的突破。

研究團隊表示：“Stereopy不僅是技術(shù)工具的創(chuàng)新，更是科研范式的革新。我們期待這一成果能為全球生命科學(xué)共同體提供強大助力，共同探索生命系統(tǒng)的奧秘?！?/p>

Stereopy已部署在DCS Cloud平臺，為上千個空間與單細胞轉(zhuǎn)錄組分析項目提供解決方案。更多功能敬請登錄DCS Cloud搜索Stereopy查看。

DCS Cloud library全面部署Stereopy配套流程

深圳華大生命科學(xué)研究院徐訊研究員，武漢華大生命科學(xué)研究院黎宇翔副研究員、張勇博士，西南華大生命科學(xué)研究院陳奧博士，青島華大基因研究院范廣益研究員以及中國科學(xué)院計算技術(shù)研究所趙屹研究員為該論文的共同通訊作者，北京華大生命科學(xué)研究院方雙桑副研究員、青島華大基因研究院徐夢陽副研究員、北京華大生命科學(xué)研究院曹磊工程師、青島華大基因研究院劉曉彬博士、歐洲華大生命科學(xué)研究院Marija Bezulj、武漢華大生命科學(xué)研究院譚立偉工程師、復(fù)旦大學(xué)原致遠青年研究員為該論文的共同第一作者。該項目得到了國家重點研發(fā)計劃、國家自然科學(xué)基金的支持，同時也得到了國家基因庫（www.cngb.org）的支持。

文章鏈接：

https://www.nature.com/articles/s41467-025-58079-9

編輯：李麗