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文｜《中国科学报》记者张晴丹

在科研界从事最热门的研究是有风险的。因为大家都在争分夺秒，同类型的研究被抢先发表的情况经常出现。

美国华盛顿大学教授古良才团队也经历了这扎心一幕。

他们从6年前开始用自己开发的DNA芯片研发超高分辨空间转录组技术——Pixel-seq。年初，这项技术与另外两种同类型技术的预印版几乎同时在bioRxiv上发表。然而，后两者相继发表在Cell上。

团队成员感受到了来自竞争对手的压力。与那两个拥有公司成熟芯片工艺支持的技术不同，Pixel-seq基于实验室自产的芯片。当时的核心成员包括古良才在内只有4人。这样一个规模很小的大学实验室却需要完成材料优化、测序平台搭建、分子生物学验证、与复杂数据分析等一系列工作。但是他们顶住了压力，给最初的技术方法注入了新鲜的“血液”——开发出了打印技术，通过DNA芯片上的“活字印刷术”，成功站在竞争的最前端。

年11月10日，Cell在线发表了这项突破性芯片打印技术和单细胞空间转录组技术，该技术把同类技术的空间分辨率提到了新的高度，同时将芯片成本降级了两个数量级。

华盛顿大学的博士后付笑男为论文第一作者，高级研究员、工程师孙立博士与博士生董润泽为论文共同第一作者，古良才为论文通讯作者。

照片中从左至右分别是董润泽、孙立、古良才和付笑男。受访者供图

DNA芯片需要越来越高的分辨率

基于DNA芯片的空间转录组技术是科研“出圈”的热点技术，已然成为学术界和工业界的“香饽饽”，早在两年前就被NatureMethods评为年度技术。

但如果想产生革新性的改变，DNA芯片就要不断提高分辨率。

因为在人体里现有已知的几百种细胞，一般直径10微米到微米不等。如果空间组学的分辨率不够，就无法分辨出单个细胞。比如说，现阶段实现商业化的空间转录组技术，10xGenomics公司的Visium技术，其DNA芯片的分辨率为55微米。如果采用该技术对人体组织进行分析，无法实现DNA芯片的点阵单元捕获来自同一细胞的转录组信息。只有将DNA芯片的分辨率逐渐提升，才有可能真正实现单细胞水平的空间转录组分析。

首先，古良才团队提高分辨率的方法是让DNA芯片的点阵单元足够小。点阵单元就像是DNA芯片的“像素”，越小、越密集的点阵单元，意味着可以实现更高的空间分辨率。

“我们可以把点阵单元的直径做到等于或小于1微米，这一分辨率基本可以实现大量的点阵单元只捕获来自一个细胞的转录本，然后只需要用计算的方法将捕获属于同一细胞的位置相邻的点阵单元划分在一起，就可以基本实现单细胞水平的空间转录组技术了。”付笑男在接受《中国科学报》采访时表示。

其次，他们采取聚丙烯酰胺胶作为DNA芯片的基底，这样可以把模板的扩散控制在小于1微米的范围内，防止了细胞之间转录模板的扩散，有效提高了空间组学的分辨率。

团队最终开发出全新的高密度、以聚丙烯酰胺胶为基底的DNA芯片，并将它命名为polonygel。

“polonygel运用于空间转录组学，就是我们新的单细胞空间转录组技术——Pixel-seq，这使得这类技术的空间分辨率和检测灵敏度得到了有效的提升。”付笑男表示。

论文登上cell

与别人的研究“撞车”，如何翻盘？

去年6月，Cell就已发表了密歇根大学医学院的一篇文章，该成果是基于因美纳（Illumina）测序芯片的亚微米分辨率空间转录组学技术Seq-Scope。其特点是把商业化的平台做了一个改造，这样可能对于那些熟悉因美纳芯片的科研人员而言更容易上手。

而今年5月，Cell又发表了华大基因（BGI）自主研发的Stereo-seq。它的优势在于利用CompleteGenomics公司开发的DNA纳米球测序平台，BGI