NanoString发布的CosMx™ﾠSMI单细胞空间原位分子成像平台，结合了超高分辨率成像技术和多靶标检测能力，能够在单细胞及亚细胞分辨率下对超多靶标（RNA和蛋白）的空间原位信息进行可视化和定量分析。众所周知，FFPE样本的RNA和蛋白质往往质量较低、降解严重，因此对其进行分析**挑战性。CosMx™ﾠSMI系统具有简单的样本制备流程和稳定的原位杂交化学原理，能够兼容多种组织类型的检测，包括新鲜冷冻组织（FF）、福尔马林固定石蜡包埋组织（FFPE）以及组织芯片（TMA）等。目前已有panel能够实现对6000种RNA和64种蛋白进行检测，能在保留靶标基因在组织原位空间信息的基础上，实现更高的基因组覆盖度，支持研究人员透彻解析组织和细胞异质性，深入研究背后的生物学功能，发现重要的生物标志物。

自CosMx™ SMI商业化发布以来一年左右的时间里，利用CosMx™ SMI平台技术已开展的研究项目＞150项；涉及的组织类型＞70种；已正式发表见刊的研究成果文章＞30篇。

CosMx™ SMI工作原理

       针对目标基因设计“原位杂交探针”（ISH），探针分2段，**段是针对目标基因的结合区域（Target bindingdomain），第二段为读出域（Readout domain），包括四段不同的序列，分别与特定的报告探针（Reporter）进行杂交。报告探针，一部分与Readout domain互补杂交，另一部分与荧光染料结合，在激发光的照射下发出荧光，报告目标RNA的存在。

       1000基因panel的一次完整的探针杂交过程共包括16轮，每轮杂交都会有4种颜色的荧光染料（报告探针与荧光染料结合处有一个紫外光敏感的基团，被紫外光照射时，敏感基团断裂，导致荧光染料和报告探针断裂，然后被缓冲液洗掉，进行下一轮杂交）。在一轮杂交中，一个ISH探针若与特定的报告探针和荧光染料杂交，则发出相应颜色的荧光，若在这一轮没有与对应的报告探针杂交，则不发荧光。

       经过16轮杂交，每一个RNA分子在每一轮中是否发出荧光（0ﾠorﾠ1）以及发出荧光的颜色，会读出一个特定序列（即荧光Barcode序列），通过查询预先设计好的基因与barcode序列的对照表，就可以对空间原位基因进行定性。

        蛋白检测原理与基因检测原理相似，只不过蛋白检测用的是带有核酸标签链的抗体来识别目标蛋白（抗体相当于基因检测探针的Target binding domain区域；核酸标签链相当于Readout domain）。抗体结合到目标蛋白上，标签核酸链与报告探针以及荧光染料分子进行杂交，发出荧光信号。通过多轮循环的杂交，得到荧光barcode序列，然后查询蛋白与barcode序列的对照表，从而鉴定原位检测到的荧光点的蛋白种类。

蛋白检测原理

CosMx™ SMI工作流程

       CosMx™ﾠSMI提供了一个从样本制备到数据分析的完整检测分析流程，包括经过验证的试剂盒、超高分辨率下的成像仪器以及数据分析及可视化软件。并且工作流程简单，通过探针原位杂交，无需进行组织清除以及cDNA合成和扩增，能够更快地得到实验结果。其工作流程包括：

（1）样本制备：按照标准流程进行FFPE切片或新鲜冷冻切片的制备。
（2）探针杂交及形态学marker标记：对制备好的组织切片，进行原位杂交探针或带有核酸标签链的抗体杂交（使单个细胞中的基因或蛋白与特定的特异性RNA探针或抗体结合），并进行形态学marker标记（用于后续识别并界定细胞）。
（3）多轮杂交成像：组织切片放入CosMx™ SMI仪器中，进行多轮报告探针杂交和荧光成像。

工作流程

CosMx™ SMI产品优势

● 兼容多种样本类型：包括石蜡包埋组织、新鲜冻存组织、穿刺样本、组织切片、组织芯片等多种类型；
● 超多靶标检测：能够分析6000种RNA和64种蛋白靶标，覆盖多个研究领域，提供更全面的组织原位信息；
● 原位单细胞识别：结合核染、膜染、形态学标记染色和AI算法进行准确的单细胞边界识别和界定；
● 高灵敏度和高动态检测范围：可在单细胞水平捕获低拷贝数基因转录本；
● 亚细胞分辨率：可以对切片做三维立体的成像分析，达到亚细胞的分辨率；
● 经过验证、稳定可信的检测方法：所有CosMx蛋白检测试剂盒均经过广泛的抗体验证，具有较高特异性、灵敏度和整体性能；
● 建立一个全面的信息框架：利用自动半监督聚类算法对细胞进行分类和精细分型，并对细胞中RNA和蛋白进行原位可视化及定量分析，获得全面的组织原位信息；
● 应用领域广泛：适用于多个领域的研究，包括：肿瘤、神经、免疫以及药物开发等。

CosMx™ SMI产品应用

● 绘制细胞空间图谱：在空间背景下鉴定细胞类型、细胞状态、组织微环境表型和基因表达网络；
● 发现稀有细胞：实现更精细的细胞分型；
● 差异表达分析：基于空间背景的单细胞转录组及蛋白差异表达分析；
● 细胞邻域分析：全面揭示组织微环境；
● 细胞通讯：配体-受体相互作用，揭示细胞间的相互作用机制；
● 空间生物标志物的发现和验证：识别空间背景下的单细胞生物标记物。

商业化panel

基因检测panel

蛋白检测panel