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在过去的十年里，单细胞测序技术极大地推动了我们对细胞异质性和生物学复杂性的理解。这些技术能够以单细胞分辨率分析基因组、表观基因组和转录组。然而，现有的单细胞技术仍然面临一些挑战，包括通量限制、捕获均匀性、细胞尺寸适应性以及技术扩展性等问题。
北京时间2025年8月22日，基因组多维解析技术全国重点实验室研究团队以Stereo-cell: Spatial enhanced-resolution single-cell sequencing with high-density DNA nanoball-patterned arrays为题在Science杂志发布了最新的细胞组学技术Stereo-cell，打破了原有技术的局限。
Stereo-cell是一种基于高密度DNA纳米球（DNB）图案化阵列的空间增强分辨率单细胞测序技术，可颠覆性实现多模态整合、原位动态捕捉、极限样本兼容、百万级细胞通量。该技术的发布将推动单细胞测序从“平面解析”迈向“立体洞察”时代，为规模化开展细胞病理、发育与衰老、免疫与疾病、动植物遗传与进化等前沿研究提供强有力的支撑。
Stereo-cell采用了DNB图案化阵列，结合其平面结构和纳米级分辨率，设计了一种在无需分隔封装的情况下直接捕获单细胞转录组数据的新策略。该技术不仅能够高效捕获大范围输入细胞的转录组数据，还能够与成像技术及多组学策略（如免疫荧光和表位分析）进行整合，兼容细胞外囊泡、微结构和大尺寸细胞的分析。此外，Stereo-cell的空间分辨率使得细胞间相互作用、细胞微环境以及亚细胞转录定位的原位分析成为可能。
图1. Stereo-cell捕获不同细胞的多模态特征（概念图）
Stereo-cell技术主要具备以下突破性特点：
1、多模态整合：能够结合转录组数据与细胞形态、表面蛋白标记物等信息，准确识别细胞类型并剔除双重细胞，保证数据的准确性。
2、高通量无偏细胞捕获：支持从200个细胞到100万个细胞的量级输入，具有更广的细胞兼容性和更高的细胞捕获精度，且细胞类型比例与流式细胞术的参考数据更加吻合。
3、空间分辨率：能够通过增强的空间分辨率，揭示细胞内转录本的定位，分析细胞微环境和不同细胞之间的相互作用。
4、大细胞兼容：该技术突破了传统单细胞测序对大细胞（如卵母细胞和肌纤维）的适配性限制，可以对这些大细胞进行精准测序分析。
图2. Stereo-cell技术特点总结
Stereo-cell突破了传统基于液滴和微流控技术的局限，形成转录、蛋白、细胞形态共检、异形细胞兼容的单细胞多组学技术。该技术推动了单细胞组学进入高通量、多维度和可调控的新发展阶段，展现了在临床液基病理数字化检测、大规模药物筛选等方向的广泛应用前景。
文章通讯作者徐讯研究员表示：“Stereo-cell不仅是技术平台，更是新一代生命数据引擎。基于此平台发起的‘百亿细胞联盟（10BC）’，将致力于推动构建包括生命图谱、疾病图谱和扰动响应图谱在内的‘三大细胞宇宙数据库’。”
基因组多维解析技术全国重点实验室徐讯研究员、陈奥研究员、刘龙奇研究员为论文共同通讯作者，廖莎研究员、周小熙博士、刘传宇研究员、刘畅副研究员、郝世杰博士、罗红玉博士为该论文共同第一作者。该成果获得了国家重点研发计划前沿生物技术专项、科技创新2030-脑科学与类脑研究、国家重点研发计划合成生物学专项、广东省基金委省企联合基金、深圳市优秀青年项目、深圳市优秀人才培养项目的资助以及深圳市单细胞重点实验室、山西医科大学-华大未来医学联合研究中心的支持。
徐讯，博士，华大集团首席研究员，基因组多维解析技术全国重点实验室主任。担任国际标准化组织/生物技术委员会ISO/TC276 WG6召集人，全国生物样本标准化委员会（SAC/TC559）专家委员，全国生物表型标准化工作组（SWG34）委员。长期从事时空组学、单细胞、基因测序技术等领域的研究，发表两百余研究论文，以第一或通讯作者发表Nature、Science、Cell等主刊论文16篇，近五年引用次数超 70,000 次，九次入选科睿唯安“全球高被引科学家”。主持多项重大项目，包括863计划、国家重点研发计划等。曾荣获 “鹏城杰出人才奖”、“广东省科学技术奖”一等奖、“深圳市科技进步一等奖、谈家桢生命科学产业化奖、杰出工程师青年奖等，入选百千万人才工程“有突出贡献中青年专家”，享受国务院特殊津贴。
