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空间组学技术为研究分子程序如何组织于组织内部提供了前所未有的机遇。然而，现有分析框架主要侧重于识别细胞状态，以及刻画这些状态之间差异表达的分子特征。因此，分子特征之间的关系性空间组织及其在不同生物学情境下的动态变化，仍在很大程度上未被探索。在此，我们提出 GeneSPOT，一种以基因为中心的计算框架，用于刻画基因之间的空间关系，并量化其在不同生物学条件下的重组。尽管 GeneSPOT 在设计上以基因为中心，但其同样适用于其他分子特征。在多种应用中，GeneSPOT 成功解析了组织结构，整合了配对和非配对的空间多组学数据，揭示了胚胎发育过程中基因程序的空间趋同，并识别出与衰老相关的空间重组，即使这些基因的表达量并未随年龄发生显著变化。因此，GeneSPOT 可作为传统细胞中心分析的补充，为阐明分子特征之间的空间关系如何在不同生物学条件及随时间推移发生重组提供了一个分析框架。
1 脑启发智能科学技术研究所，医学研究与创新中心，复旦大学附属上海市浦东医院，复旦大学浦东医学中心，复旦大学，中国上海； 在 Google Scholar 中查找该作者 在 PubMed 中查找该作者 在本网站搜索该作者 Qi Zou 的 ORCID 记录
Zhikang Wang 1 脑启发智能科学技术研究所，医学研究与创新中心，复旦大学附属上海市浦东医院，复旦大学浦东医学中心，复旦大学，中国上海； 在 Google Scholar 中查找该作者 在 PubMed 中查找该作者 在本网站搜索该作者
Sijie Li 1 脑启发智能科学技术研究所，医学研究与创新中心，复旦大学附属上海市浦东医院，复旦大学浦东医学中心，复旦大学，中国上海； 在 Google Scholar 中查找该作者 在 PubMed 中查找该作者 在本网站搜索该作者
Senlin Lin 1 脑启发智能科学技术研究所，医学研究与创新中心，复旦大学附属上海市浦东医院，复旦大学浦东医学中心，复旦大学，中国上海； 在 Google Scholar 中查找该作者 在 PubMed 中查找该作者 在本网站搜索该作者
Chuangyi Han 1 脑启发智能科学技术研究所，医学研究与创新中心，复旦大学附属上海市浦东医院，复旦大学浦东医学中心，复旦大学，中国上海； 在 Google Scholar 中查找该作者 在 PubMed 中查找该作者 在本网站搜索该作者
Yan Cui 1 脑启发智能科学技术研究所，医学研究与创新中心，复旦大学附属上海市浦东医院，复旦大学浦东医学中心，复旦大学，中国上海； 在 Google Scholar 中查找该作者 在 PubMed 中查找该作者 在本网站搜索该作者
Shengxi Li 2 重大疾病共性机制研究国家重点实验室，中国医学科学院基础医学研究所，北京协和医学院，中国北京； 在 Google Scholar 中查找该作者 在 PubMed 中查找该作者 在本网站搜索该作者
Lin Wang 2 重大疾病共性机制研究国家重点实验室，中国医学科学院基础医学研究所，北京协和医学院，中国北京； 在 Google Scholar 中查找该作者 在 PubMed 中查找该作者 在本网站搜索该作者
Daoliang Zhang 1 脑启发智能科学技术研究所，医学研究与创新中心，复旦大学附属上海市浦东医院，复旦大学浦东医学中心，复旦大学，中国上海； 在 Google Scholar 中查找该作者 在 PubMed 中查找该作者 在本网站搜索该作者
Wei Zhang 3 智能医学中心，山东大学控制科学与工程学院，中国山东济南； 在 Google Scholar 中查找该作者 在 PubMed 中查找该作者 在本网站搜索该作者
Binzhi Qian 4 复旦大学附属肿瘤医院，肿瘤学系，上海医学院，人类表型组研究院，张江复旦国际创新中心，复旦大学，中国上海； 在 Google Scholar 中查找该作者 在 PubMed 中查找该作者 在本网站搜索该作者
Rui Gao 3 智能医学中心，山东大学控制科学与工程学院，中国山东济南； 在 Google Scholar 中查找该作者 在 PubMed 中查找该作者 在本网站搜索该作者
Zhiyuan Yuan 5 复旦大学 在 Google Scholar 中查找该作者 在 PubMed 中查找该作者 在本网站搜索该作者 Zhiyuan Yuan 的 ORCID 记录
通讯作者： zhiyuan{at}fudan.edu.cn
摘要
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摘要
空间组学技术为研究分子程序如何在组织内组织提供了前所未有的机遇。然而，现有分析框架主要侧重于识别细胞状态，并刻画这些状态之间差异表达的分子特征。因此，分子特征之间的关系性空间组织及其在不同生物学背景下的动态变化仍在很大程度上处于未探索状态。在此，我们提出 GeneSPOT，这是一种以基因为中心的计算框架，用于刻画基因之间的空间关系，并量化这些关系在不同生物学条件下的重组。尽管 GeneSPOT 在设计上以基因为中心，但其也可推广至其他分子特征。在多种应用中，GeneSPOT 解析了组织结构，整合了配对和非配对的空间多组学数据，揭示了胚胎发育过程中基因程序的空间趋同，并鉴定出与衰老相关的空间重组，这些基因的表达量随年龄并未发生显著变化。因此，GeneSPOT 可作为传统以细胞为中心的分析方法的补充，为阐明分子特征之间的空间关系如何在不同生物学条件和时间进程中发生重组提供了一个分析框架。
利益冲突声明
已声明的资助信息
上海市科学技术委员会， https://ror.org/03kt66j61 ，25JS2850200
国家自然科学基金， 62303119 ，32470706 ，62303271 ，U1806202
上海市科学技术发展基金会， 23YF1403000
复旦大学与曹娥江基础研究基金， 24FCA10
非传染性慢性疾病—国家科技重大专项， 2024ZD0531902
山东省自然科学基金， ZR2024MF015
版权
本预印本的，使其得以永久展示该预印本。
本文依据 CC-BY 4.0 国际许可协议 公开发布。
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发布于 2026 年 9 月 29 日。
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利用 GeneSPOT 解读跨组织与时间的以基因为中心的空间动态
Qi Zou ， Zhikang Wang ， Sijie Li ， Senlin Lin ， Chuangyi Han ， Yan Cui ， Shengxi Li ， Lin Wang ， Daoliang Zhang ， Wei Zhang ， Binzhi Qian ， Rui Gao ， Zhiyuan Yuan
bioRxiv 2026.09.24.753111； doi： https://doi.org/10.64898/2026.09.24.753111
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Qi Zou ， Zhikang Wang ， Sijie Li ， Senlin Lin ， Chuangyi Han ， Yan Cui ， Shengxi Li ， Lin Wang ， Daoliang Zhang ， Wei Zhang ， Binzhi Qian ， Rui Gao ， Zhiyuan Yuan
bioRxiv 2026.09.24.753111； doi： https://doi.org/10.64898/2026.09.24.753111
📄 原文链接：https://www.biorxiv.org/content/10.64898/2026.09.24.753111v1?rss=1
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