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乳腺癌手术或者活检取到的肿瘤组织被送到病理科进行福尔马林固定石蜡包埋以后，形成类似琥珀的蜡块，能够保存至少15年，与新鲜冰冻组织相比，容易操作、可长期保存、成本低、稳定性高，是临床最常用的病理组织保存方式。不过，福尔马林固定可导致核酸链断裂以及与其他生物分子的交联，造成基因和转录分子的完整性较差。
2025年8月28日，全球自然科学三大旗舰期刊之一、美国《细胞》正刊在线发表中国华大生命科学研究院、中国科学院大学附属浙江省肿瘤医院、同济大学附属上海市肺科医院、上海交通大学医学院附属仁济医院、上海交通大学化学化工学院、中国科学院大学生命科学学院、中国医学科学院北京协和医学院、山西医科大学的研究报告，首次利用中国原创第二代空间测序技术，即使对于保存长达9年、基因转录分子完整性极差的三阴性乳腺癌样本，仍能清晰绘制出肿瘤基因表达空间图谱，精准区分肿瘤区、免疫区、坏死区，甚至能识别出不同的肿瘤细胞亚型。
该研究采用随机引物策略对福尔马林固定石蜡包埋切片进行RNA原位捕获和测序，并提供单细胞分辨率。传统非多聚腺苷酸化RNA分析就像像只在河流某一段定点捕捞，而第二代空间测序技术的随机引物策略是全域撒网，能无偏差地均匀捕获包括mRNA、lncRNA等在内的全部RNA，从而提高对标记基因的灵敏度、RNA分析效率以及免疫组库覆盖率，还能发现以往被忽略的低表达基因与调控元件。该研究利用第二代空间测序技术，从福尔马林固定石蜡包埋最长达9年的三阴性乳腺癌样本中，证实第二代空间测序技术对临床福尔马林固定石蜡包埋样本的稳健性能，还成功识别出ZNF226内含子保留、GIPC1外显子跳跃等肿瘤特异可变剪接事件，为挖掘肿瘤机制、寻找治疗靶点提供了关键线索。
此外，对于结核分枝杆菌感染小鼠模型，该研究利用第二代空间测序技术可同时监测宿主和病原体转录组基因表达动态，还建立免疫组库，并确定结核分枝杆菌特异性B淋巴细胞受体克隆，这些克隆在人类结核病肺样本中也能观察到。该技术既像追踪器一样可定位病原体分布、追踪基因表达变化，又像解码器一样可解密相关免疫机制，为疫苗研发与抗体药物设计提供机制参考。
因此，该研究结果表明，第二代空间测序技术作为空间转录组技术的里程碑式突破，对于生物医学研究和个体化医疗领域具有巨大潜力，既能破解福尔马林固定石蜡包埋样本难题，又整合解密宿主与微生物相互作用＋全转录组覆盖＋单细胞分辨率等多种能力，为临床样本高通量空间生物学研究开辟新道路，有望成为临床病理学与转化研究的核心工具，为疾病诊断、靶点发现提供精准支撑。
Cell. 2025 Aug 28. IF: 42.5
Stereo-seq V2: Spatial mapping of total RNA on FFPE sections with high resolution.
Zhao Y, Li Y, He Y, Wu J, Liu Y, Li X, Li Z, Yuan Q, Li J, Zhang X, Hu X, Wu G, Qiu Y, Yuan J, Huang X, Xu M, Yang M, Guo J, Cao T, Chen Q, Li D, Zhang J, Zhou X, Jiang X, Zhu F, Dong X, Xiang R, Pan H, Han L, Deng Z, Deng H, Zhang Y, Liu M, Wu Q, Wang G, Zhai J, Tan W, Liu X, Wang Z, Li S, Duan T, Liu L, Chen A, Liu H, Chen C, Liao S, Xu X.
BGI Research, Shenzhen, China; BGI Research, Hangzhou, China; Zhejiang Cancer Hospital, Chinese Academy of Sciences, Hangzhou, China; Shanghai Pulmonary Hospital, School of Medicine, Tongji University, Shanghai, China; Renji Hospital, Shanghai Jiao Tong University School of Medicine, College of Chemistry and Chemical Engineering, Shanghai Jiao Tong University, Shanghai, China; College of Life Sciences, University of Chinese Academy of Sciences, Beijing, China; BGI Research, Beijing, China; Chinese Academy of Medical Sciences and Peking Union Medical College, Beijing, China; BGI Research, Chongqing, China; Shanxi Medical University-BGI Collaborative Center for Future Medicine, Shanxi Medical University, Taiyuan, China; BGI Research, Qingdao, China.
Performing total RNA profiling on formalin-fixed, paraffin-embedded (FFPE) samples, the predominant sample conservation method in clinical practice, remains challenging for current spatial transcriptomics techniques. Here, we introduce Stereo-seq V2, which employs random primers to capture and sequence RNAs in situ on FFPE sections and provides single-cell resolution. The random-priming-based strategy offers unbiased transcript capturing and uniform gene body coverage, which increase the sensitivity to marker genes, the efficiency of non-polyadenylation (poly(A)) RNA profiling, and immune repertoire coverage. We demonstrated the robust performance of Stereo-seq V2 on clinical FFPE samples using triple-negative breast cancer (TNBC) sections and identified tumor-specific alternative splicing events. In a Mycobacterium tuberculosis (Mtb)-infected mouse model, we monitored gene expression dynamics of host and pathogen transcriptomes simultaneously by utilizing Stereo-seq V2. We also assembled immune repertoires and identified Mtb-specific BCR clones, which could also be observed in human tuberculous lung samples. These results highlight Stereo-seq V2’s potential in biomedical research and personalized medicine.
KEYWORDS: clinical FFPE tisues; full-length gene body coverage; random primer; spatial immune repertoire; spatial transcriptomics; total RNA; tuberculosis
DOI: 10.1016/j.cell.2025.08.008
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