双平台空间转录组学解析人类冠状动脉粥样硬化的局部免疫景观

研究设计


本研究选取3位心脏移植患者的冠状动脉样本，涵盖从近正常-轻度-中度 -重度的病变连续谱，且保留血管全层结构及周围脂肪组织。

1

GeoMx DSP

  • 使用~18,000探针进行全转录组空间分析

  • 选取CD45⁺免疫细胞以及CD4⁺ T细胞用于区分ROI

  • 获得空间区域水平的转录组全景

2

CosMx SMI

  • 使用与GeoMx相邻的连续切片

  • 采用~970-plex RNA探针（含20个定制的基因）

  • 实现单细胞空间分辨率

这种先广后细的设计，使两种平台在信息深度与空间分辨率上形成互补。

实验设计



主要文章结论


1. GeoMx结果：免疫异质性具有明确空间层次

外膜vs斑块：外膜富集PLA2G2A、C7、C3；斑块富集 SULF1、FN1、SPP1。   
早期vs晚期：外膜APOD、ADH1B（脂质稳态相关）在早期高表达，CXCR4、SPOCK2（免疫细胞趋化/基质重塑）在晚期显著上调。   
去卷积显示外膜 B 细胞比例随病变进展而增加，斑块巨噬细胞占比下降。   
图片

使用GeoMx对动脉病变进行空间转录组分析


  1. CosMx结果：单细胞尺度下的免疫重构

鉴定了11种细胞类型，包括2种平滑肌细胞亚群（SMC1/2）、肌成纤维细胞、2种内皮细胞亚群及5种免疫细胞亚群。   
ATLO（动脉三级淋巴器官）在重度病变外膜中显著形成，由B细胞、CD4+ T细胞及高内皮微静脉样细胞组成。   
APOD在成纤维细胞/内皮细胞/巨噬细胞中广泛表达；SPOCK2主要在晚期CD8+及CD4+ T 细胞中高表达。

CosMx 数据集中的单细胞分型和目标表达


3. 细胞邻域分析：免疫微环境不是随机分布

定义10个邻域（k-means 聚类），其中邻域 3/5/9/10在重度病变中显著富集，分别对应巨噬细胞、B 细胞及混合免疫细胞。   
细胞密度统计显示，所有免疫细胞亚群在重度病变中密度显著增加（Kruskal–Wallis, P < 0.01）。


图片

通过病变严重程度量化细胞微环境


方法学价值

GeoMx × CosMx的互补意义


这项研究首次在人类冠状动脉中，结合GeoMx与CosMx平台，系统描绘了动脉粥样硬化进程中的免疫空间图谱。研究不仅揭示了免疫细胞在不同血管层次和疾病阶段的动态变化，也为未来在血管疾病中应用多平台空间组学联合策略提供了可复用的范式。研究清晰展示了GeoMx适合假设驱动、通路级、全转录组探索；CosMx 擅长单细胞定位、细胞类型与邻域解析。两者联合，为复杂组织提供从区域到单细胞的完整空间转录组框架。

参考文献：

Spatial transcriptomics elucidates localized immune responses in atherosclerotic coronary artery，EMBO Mol Med. 2025 Oct;17(10):2827-2846.doi: 10.1038/s44321-025-00280-w. Epub 2025 Aug 22.


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