利用 CellSTIC 解码空间多组学中的分层细胞间通讯

细胞间通信有助于协调组织发育、稳态维持和免疫反应，但在完整组织中识别信号传导相互作用仍然困难。尽管单细胞转录组学已使配体-受体相互作用的系统性推断成为可能，细胞解离过程却会破坏空间背景，并限制对真实局部信号传导以及区域特异性通信程序的识别。空间转录组学和空间多组学为原位研究细胞通信提供了机会，但现有方法往往要么未能充分整合异质模态，要么返回冗长且难以从机制层面解释的配体-受体对列表。在此，我们提出了 CellSTIC，这是一种用于在空间多组学中解析细胞间通信的框架，将其表征为植根于组织结构的结构化通信程序。CellSTIC 并不将配体-受体相互作用视为彼此孤立的候选事件，而是整合来自局部组织邻域的多模态证据，并将通信组织为一种层级化的语义表示，同时保持其与底层分子相互作用之间的可追溯性。该设计使得通信不仅能够在单个配体-受体对的层面进行分析，还能够在更广泛的功能模块层面进行研究，从而可在不同组织、区域和生物学状态之间进行比较。在具有真实标注的多模态模拟数据以及多个真实组织数据集中，CellSTIC 稳健地恢复了具有空间一致性的通信结构和空间域。进一步地，它从三个互补维度解析了通信程序：免疫微环境中的层级组织、复杂脑结构中空间受限的信号传导，以及胚胎发育和损伤后背景下的发育性与再生性重塑。综上，这些结果确立了 CellSTIC 作为一种通用框架，可用于在原位将组织结构与细胞间信号传导程序联系起来，并基于空间多组学数据生成机制性假设。

细胞间通信有助于协调组织发育、稳态维持和免疫反应，但在完整组织中识别信号传导相互作用仍然具有挑战性。尽管单细胞转录组学已使配体-受体相互作用的系统性推断成为可能，但组织解离会破坏空间背景，并限制对真实局部信号传导以及区域特异性通信程序的识别。空间转录组学和空间多组学为原位研究细胞通信提供了机会，但现有方法往往要么无法充分整合异质模态，要么返回冗长且难以从机制上解释的配体-受体对列表。在此，我们提出了 CellSTIC，这是一种用于在空间多组学中解析细胞间通信的框架，可将其表征为植根于组织结构的结构化通信程序。CellSTIC 不将配体-受体相互作用视为孤立的候选事件，而是整合来自局部组织邻域的多模态证据，并将通信组织为一种层级化的语义表征，同时保持其对底层分子相互作用的可追溯性。这一设计使得通信不仅可以在单个配体-受体对的层面进行分析，还可以在更广泛的功能模块层面进行研究，从而能够跨组织、区域和生物学状态进行比较。

在具有真实标注的多模态模拟数据以及多个真实组织数据集中，CellSTIC 稳健地恢复了具有空间一致性的通信结构和空间域。它进一步从三个互补维度解析了通信程序：免疫微环境中的层级组织、复杂脑结构中空间受限的信号传导，以及胚胎和损伤后背景下发育与再生过程中的重塑。综上，这些结果确立了 CellSTIC 作为一种通用框架的地位，可用于将组织结构与原位细胞间信号传导程序联系起来，并从空间多组学数据中生成机制性假说。

📄 原文链接：https://www.biorxiv.org/content/10.64898/2026.05.27.728114v1?rss=1

🏷️ 空间多组学 细胞间通讯 配体-受体互作 组织微环境 层级模型 方法开发