复杂生物系统机制研究有了新工具

本报讯（记者刁雯蕙）空间转录组技术能同时解析细胞的基因表达和空间位置信息，是揭示器官发育、疾病机制等生命过程的重要工具。然而，现有方法大多针对单样本设计，难以处理多样本数据，如对比样本、时间序列、三维空间等，严重阻碍了多样本研究的深入，限制了对复杂生物系统的认知。

近日，华大生命科学研究院的研究团队提出了一套名为“Stereopy”的创新性分析框架，系统性破解了多样本空间转录组数据联合分析的难题，为复杂生物系统的机制研究提供了全新工具。相关成果发表于《自然-通讯》。

Stereopy框架包含三大核心组件，其中MsData容器能够统一接口、管理海量数据，支持多样本快速调用与灵活操作；MSS控制器为智能化中枢系统，可自动追踪数据依赖关系，生成可视化结果；MS-ST转换器可以灵活适配多样本分析需求，既能整合全局数据，也能拆分验证局部结果。

研究人员介绍，Stereopy配置了3种算法，其中Stereopy-CCD算法能够精准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联合解析，同时考虑基因在空间分布和时序变化上的一致性，不仅可以识别发育过程中连续变化的基因，还可以建立动态时序基因调控网络，破解发育与疾病进程的分子密码；Stereopy-NicheReg3D算法突破了二维限制，以单细胞分辨率重建三维细胞微环境。通过整合细胞间通信和基因调控网络模型，Stereopy提高了针对特定情境预测的准确性，为器官发生研究提供了全新视角。

实验证明，Stereopy的算法在准确性、全面性上超越现有工具，相关成果已应用于脑发育、肿瘤微环境等前沿领域。目前，Stereopy开源工具已被全球科研人员下载超4.8万次，运用在数千个研究项目中，其通用性与高效性有望推动空间组学技术标准化，促进在精准医学、新药研发等领域的突破。

相关论文信息：

10.1038/s41467-025-58079-9