2026年5月26日，北京大学曾泽贤、清华大学潘登、华大生命科学研究院冯驭团队等合作，在Cell发表了一项里程碑研究。研究团队开发了空间CRISPR筛选技术SPAC-seq及分析工具TARDIS，首次在单细胞空间分辨率下将高通量基因扰动与全转录组表达谱直接关联，系统解析基因功能与微环境的因果联系。
其中，华大智造时空组学技术Stereo-seq在sgRNA和全转录组的空间共捕获中发挥了关键作用。同时，研究中使用了华大智造T7等测序平台完成了空间转录组文库测序。
传统CRISPR筛选虽能高效鉴定基因功能，却丢失细胞在原生环境中的空间位置，更无法揭示扰动与微环境中其他细胞（免疫细胞、基质细胞）的互作。SPAC-seq将sgRNA文库转导至目标细胞，经体内筛选后，利用空间转录组平台同时捕获组织切片中的全转录组和sgRNA，从而将基因扰动映射回其真实空间坐标。
Stereo-seq：SPAC-seq中的关键捕获平台
SPAC-seq兼容两种单细胞分辨率空间转录组平台，既支持基于探针直接捕获sgRNA的策略，也支持华大智造时空组学技术Stereo-seq基于poly(dT)探针捕获mRNA-embedded sgRNA的策略。SPAC-seq质粒将sgRNA嵌入GFP mRNA的3'UTR，由RNA聚合酶II转录并保留polyA尾。Stereo-seq芯片上的poly(dT)探针可直接捕获这类嵌合转录本，同步获得sgRNA和全转录组信息。
图1. SPAC-seq能够在基于测序的空间转录组平台上同时进行CRISPR筛选和基因表达谱分析
在含1,520种sgRNA的体内筛选中，Stereo-seq单bin（8–10 μm）检测约0.8–1条sgRNA UMI，成功回收1,161种sgRNA（占文库76.38%），与直接捕获法的1,393种（91.64%）高度重叠，两者共检测到1,068种（70.26%），证明了策略的互补性。Stereo-seq的sgRNA计数与组织水平NGS结果显著相关，且与基因组DNA测序高度一致。
在上述SPAC-seq技术框架下（整合多种空间平台），研究团队成功揭示了多个关键的生物学机制。
研究发现，肿瘤细胞丢失Icam1基因后，竟会在局部塑造一个免疫抑制"堡垒"（排斥T细胞、富集M2型巨噬细胞），从而助长转移。这直接揭示了肿瘤细胞如何主动改造周围空间环境来逃避免疫监视。
图2. 空间转移筛选揭示TCR共刺激的缺失促进肿瘤定植与免疫排斥
02 T细胞导航的"遥控器"
在CD8+ T细胞中，团队发现表面蛋白CD44是其空间定位的关键调节器。更妙的是，他们破解了其作用机制：CD44通过与巨噬细胞上的SPP1蛋白"对话"，接收抑制性信号。阻断这个SPP1-CD44轴，能显著提升T细胞的抗肿瘤能力——这为免疫治疗提供了新靶点。
图3. 时空分辨的CD8+ T细胞浸润筛选揭示CD44是T细胞空间定位的关键调控因子
研究还展示了一个通用模型：转录因子（如Bhlhe40）可通过调控趋化因子受体的表达，将细胞内在状态与对外部趋化信号的感知耦合起来，从而影响CD8+ T细胞在肿瘤微环境中的空间定位。这为理解细胞空间行为的调控逻辑提供了新框架。
图4. 空间特异性转录因子 Bhlhe40 通过连接细胞状态与趋化性来调控 CD8⁺T 细胞的定位
SPAC-seq与TARDIS标志着空间功能基因组学进入新阶段。Stereo-seq凭借单细胞分辨率、poly(dT)全转录组捕获能力、大视野，成为该体系不可或缺的空间平台。未来，该技术有望在肿瘤免疫、药物靶点发现等领域提供“基因如何在空间环境中发挥功能”的全新研究范式。
