[注] SPACE（SPAtial Cell Exploration）
メルク社とBrucke Spatial Biologyの研究者達が今回bioRxiv プレプリントサーバーから公開したSPAtial Cell Exploration（SPACE）は細胞内イメージングに基づく新たな手法であり、大規模な摂動と全トランスクリプトーム（whole transcriptome）単一細胞マルチオミクス解析を統合し、空間的コンテキストを維持しながら、ハイスループットかつ極めて低コストで生体組織の組織化と微小環境相互作用に関するこれまでにない知見を提供する。
研究チームは、数百個のスフェロイドにSPACEを適用し、バイアスのないアプローチを用いて腫瘍微小環境に存在する線維芽細胞（cancer-associated fibroblasts: CAF）と腫瘍の相互作用に関連する新たな生物学的知見を発見した。
この拡張性と費用対効果に優れた技術は、トランスレーショナル・リサーチや創薬において幅広い応用が可能であり、ハイスループット空間摂動研究への革新的なアプローチを提供する。
[詳細]
空間的コンテクストを維持しながら細胞モデルを体系的に摂動させる技術は、複雑な生体組織を理解する上で不可欠である。単一細胞単位の生物学的理解に向けては、Perturb-seq [#1]をはじめとするCRISPR技術をベースにしたツールが開発されて、高次元のリードアウトを獲得することが可能になった。しかし、これらのツールでは、細胞を本来の微小環境から分離する必要があることから、組織内での空間情報が全て失われ、細胞間相互作用や空間的組織化を研究するには限界があった。
こうした限界を克服するために、異なる表現型モダリティを持つ複数の空間CRISPRスクリーニング技術が開発された [#2-8]。しかし、これらの技術にもまだ限界があった。リードアウトが特定の仮説に基づいて事前に選択されたRNA/タンパク質の標的パネルに焦点を合わせていることが多いために、新たな生物学的発見の範囲が制限されていた。
研究チームは、空間CRISPRスクリーニングのデータ複雑性をさらに深め、3Dモデルへの適用を拡大し、仮説に基づかない生物学的発見を実現するために、SPACEを開発した。
SPACEは、全トランスクリプトームのプロファイリング、CRISPRアイデンティティの検出、最大68個のタンパク質の発現を、インタクトな細胞モデル内に統合し、摂動に対する細胞応答の包括的な知見を提供する。シーケンシングベースのアプローチが、大規模ではコストが高騰し、また、本来の空間環境を失う可能性があるのに対して、SPACEは全トランスクリプトーム・プロファイリングのコストを大幅に削減し、スフェロイド、アセンブロイド、オルガノイドなどの大規模3Dモデルシステム全体にわたるハイスループット摂動研究を可能にする。実証として、数百個のスフェロイド（総細胞数約7万個）におけるCRISPR摂動のプロファイリングを、従来のシーケンシング法では大規模に実施するには困難だった低コストで実現した。
SPACEは、分離した単一細胞から細胞間コミュニケーションを推測するプロセスを不要にし、ある細胞種（線維芽細胞など）で遺伝子をノックアウトすると、局所的な微小環境全体が再構築され、物理的接触や分泌シグナルを通じて隣接する細胞（腫瘍など）に影響を及ぼす様子を直接可視化することを可能にする。
どの細胞が隣接し、分子シグナル伝達に活発に関与しているかを特定できるこのSPACEは、組織構成と細胞間クロストークに関するこれまでにない知見をもたらす。
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- 2020-04-06 Perturb-seqバージョンアップ：スケーラブルかつマルチに
- "Optical Pooled Screens in Human Cells" Feldman D. et al., Cell 179, 787–799 e717 (2019).
- 2022-05-20 Perturb-map：腫瘍組織にわたる空間的CRSPRスクリーンを実現し, 局所的免疫浸潤のパターンも捉えた.
- [レビュー] 摂動を加えた細胞と組織アトラスによる原因細胞と組織生物学の基盤モデルに向けて - Cell誌技術特集から
- 2025-03-19 CRISPRスクリーニングと空間トランスクリプトミクスの同時実行により, 細胞内と細胞間の機能的転写回路が明らかになる.
- 2025-07-26 細胞内の空間的な複雑性を捉える光学的プール型スクリーニングの進歩; PerturbViewとCRISPRmap
- 2025-04-16 マルチスケール3Dゲノム調節因子のハイコンテンツスクリーニングを可能にする新たなプラットフォームPerturb-tracing.
- 2025-09-25 Perturb-Multimodal: イメージングとシーケンシングを組み合わせたプール型遺伝子スクリーニングのためのプラットフォーム
[出典] "SPACE: spatially resolved multiomic analysis for high-throughput CRISPR screening in 3D models" Hu M, Cui Y [..] Peterson V. bioRixv. 2025-09-17 (preprint). https://doi.org/10.1101/2025.09.14.675819 [所属] Merck & Co Inc, Brucke Spatial Biology. https://brukerspatialbiology.com
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