Пространственная транскриптомика и пространственная мультиомика
Картирование экспрессии генов — и всё чаще белков — непосредственно на интактных срезах ткани, так что каждая транскриптная молекула сохраняет свой x/y-адрес, а микроокружение опухоли становится проходимой картой, а не усреднённой массой.
1 · Что даёт
Пространственная транскриптомика измеряет экспрессию генов, сохраняя физическое положение каждой транскриптной молекулы на интактном срезе ткани, превращая диссоциированную клеточную суспензию в молекулярную карту с координатной адресацией. Эту задачу решают два дополнительных семейства химии: секвенационные методы (Visium, Stereo-seq) наносят ткань на баркодированный массив из пятен или ДНК-наношариков, захватывают освобождённую мРНК in situ, затем секвенируют баркоды обратно к их координатам для несмещённого покрытия всего транскриптома; визуализационные методы (Xenium, MERSCOPE/MERFISH, CosMx, Molecular Cartography) гибридизуют флуоресцентные панели зондов с РНК прямо на слайде и считывают сотни–тысячи мишеней на субклеточном разрешении через циклическую микроскопию. Мировой рынок визуализаторов пространственной транскриптомики вырос примерно с 420 млн долларов США в 2023 году до прогнозируемых 1,28 млрд долларов США в 2026 году — СAGD 32,5% — и к концу 2025 года свыше 380 исследовательских институтов и фармкомпаний приобрели или арендовали прибор, причём онкология давала 54% выручки, а доля фармацевтических конечных заказчиков выросла с 28% в 2023 году до 43% в 2026 году. Технология смещается из исследовательской новинки в рабочий процесс поиска лекарств и биомаркеров: один прогон CosMx Whole-Transcriptome визуализирует более 18 000 мишеней РНК человека на клетку in situ, MERSCOPE Ultra картит около 1 000 пользовательских генов на 3 см² ткани с разрешением пикселя ~100 нм, а считывание РНК-плюс-белок «пространственной мультиомики» на одном слайде (более 19 000 РНК с 72 белками на CosMx Same-Cell Multiomics) стало конкурентным фронтиром.
Ключевые направления пространственной транскриптомики и пространственной мультиомики:
- NGS-захват на чипе (Visium HD, Stereo-seq): ткань наносится на баркодированный массив пятен или ДНК-наношариков для несмещённого покрытия всего транскриптома на разрешении от многоклеточного до субклеточного с последующим секвенированием.
- Визуализационное in situ-картирование (Xenium, MERSCOPE, CosMx): циклическое флуоресцентное зондирование целевых панелей из 500–1 000+ генов на истинном субклеточном разрешении с обнаружением отдельных молекул транскриптов.
- Пространственная мультиомика (РНК + белок, один срез): CosMx Same-Cell Multiomics, белки Visium и Akoya PhenoCycler считывают РНК и 70+ белковых маркеров на одном срезе, связывая фенотип с транскриптомом в одной клетке.
- ИИ-пространственный анализ: сегментация клеток на глубоких нейросетях, выявление пространственных доменов (модели Vision-Transformer) и анализ микроокружения, превращающие пиксельный сигнал в карты опухолевого микроокружения и пространственные сигнатуры биомаркеров.
Секторальная цепочка создания стоимости#
[Срез ткани на пространственном слайде] ──> [In-situ захват / гибридизация зондов] ──> [NGS-секвенирование ИЛИ циклическая визуализация]
│
(декодирование баркод → ген)
│
▼
[Сигнатура пространственного биомаркера] <─── [ИИ-сегментация клеток и анализ микроокружения] <─── [Координатная карта транскриптов]
Уровни цепочки создания стоимости#
| Уровень | Описание | Ключевые входы/выходы |
|---|---|---|
| Подготовка образца | Срез ткани FFPE или свежемороженой наносится на пространственный слайд захвата или визуализационный чип с сохранением морфологии и целостности РНК. | Вход: Блок ткани, криостат/микротом, пространственный слайд. Выход: Смонтированный срез, готовый к химии. |
| In-situ химия | мРНК захватывается баркодированными элементами массива (NGS-методы) или гибридизуется панелями флуоресцентных зондов (визуализационные методы) прямо на срезе. | Вход: Пространственный слайд/чип, баркодированные олиги или панель зондов, реактивы. Выход: Баркодированные или связанные с зондами транскрипты на срезе. |
| Считывание | NGS-секвенирование захваченных баркодов (Visium, Stereo-seq) ИЛИ циклическая высокоплексная флуоресцентная визуализация (Xenium, MERSCOPE, CosMx). | Вход: Секвенирующая библиотека + NGS-прибор ИЛИ визуализатор + циклы химии. Выход: Чтения секвенирования или многокадровые флуоресцентные изображения. |
| Декодирование и сегментация | Баркоды привязываются обратно к пространственным координатам, вызываются отдельные транскрипты; модели глубокого обучения сегментируют отдельные клетки по изображению. | Вход: Чтения/изображения, референсный геном, модель сегментации. Выход: Список координат x/y по транскриптам и маски клеток. |
| Пространственная биоинформатика и ИИ | Обнаружение пространственно-вариабельных генов, выявление доменов, деконволюция типов клеток и анализ микроокружения (клеточно-клеточные взаимодействия). | Вход: Координатная карта, H&E-изображение, пайплайны Seurat/Squidpy/Vision-Transformer. Выход: Карта тканевых доменов и пространственные сигнатуры биомаркеров. |
| Трансляционная интерпретация | Привязка пространственных сигнатур к клинической ответной реакции — например, структура опухолевого микроокружения, предсказывающая исход терапии анти-PD-1/PD-L1. | Вход: Пространственные сигнатуры, согласованные клинические данные об исходе. Выход: Предиктивный биомаркер и гипотеза о мишени лекарства. |
Сквозные технологии сектора:
- Пространственные баркодированные массивы: паттернированные слайды — баркодированные пятна (Visium, ~2 мкм для Visium HD) или накатанные чипы ДНК-наношариков (Stereo-seq, элементы до ~500 нм) — которые метят каждую захваченную мРНК её координатой x/y перед секвенированием.
- Помехоустойчивое комбинаторное баркодирование (MERFISH): каждый ген получает бинарный штрихкод с хэмминговым разделением, считываемый за последовательные флуоресцентные циклы, так что подсчёт молекул РНК остаётся точным даже при ошибках считывания в отдельном цикле.
- Сегментация клеток и пространственный ИИ на глубоких сетях: свёрточные модели и модели Vision-Transformer, которые по морфологии и сигналу относят каждый транскрипт к клетке, а затем выявляют пространственные домены и клеточные микроокружения, недоступные глазу.
2 · Что заменяет 6
3 · Как внедрить 6 шагов
- 1Срез ткани на пространственный слайд или чипБлок свежемороженой или FFPE-ткани нарезается на баркодированный слайд захвата (Visium, Stereo-seq) или визуализационный чип (Xenium, MERSCOPE, CosMx) с сохранением морфологии и целостности РНК, а согласованное H&E- или иммунофлуоресцентное изображение фиксируется для последующей регистрации.
- 2In-situ захват или гибридизация зондовПрименение и сервис на местеОсвобождённая мРНК захватывается баркодированными элементами массива (NGS-методы) или гибридизуется панелью флуоресцентных зондов (визуализационные методы) прямо на срезе, причём химия на слайде выполняется через автоматизированные флюидик-модули; в мультиомик-сценариях баркодированные антитела наносятся в том же проходе для мечения белков.Кто может выполнить этот шаг подобраны автоматическиRasi Seeds Индия✓ ISO 17025 35,000 MT промышленный масштаб“Agronomy support: Local on-ground teams assist farmers with improved agronomy practices for better outcomes.”промышленный масштаб“Trait development: first-generation insect resistance and herbicide-tolerance (PEST/WEED) traits, with field trials and subsequent incorporation into elite inbred lines and partner …”BARformula Малайзияпромышленный масштаб“Four tiers, selected at site scoping based on the soil profile and the agronomic objectives at that site.”NRGene Ltd. Израильпромышленный масштаб“[Multi-omics-based prediction of hybrid performance in canola [Chromosome-scale genome assembly provides insights into rye biology, evolution and agronomic potential”163,050 tonnes“is one of the leading non-state-owned providers of integrated oilfield service in China.”AFRIKELP ЮАР“With a background in agronomic engineering and fertigation studies, he brings extensive expertise in plant physiology, irrigation, and precision farming.”
- 3Сборка библиотеки или циклы визуализацииШтаммы и клеточные линииДля секвенационных платформ захваченная кДНК амплифицируется в NGS-библиотеку; для визуализационных платформ слайд проходит последовательные флуоресцентные циклы (десятки циклов) для считывания комбинаторного баркода каждого гена, а помехоустойчивое кодирование MERFISH не даёт ошибкам отдельного цикла исказить идентичность транскрипта.Кто может выполнить этот шаг подобраны автоматическиTropica Seeds Pvt. Ltd Индияпромышленный масштаб“At least two Indian gene-edited rice varieties (including Pusa DST Rice 1) are being prepared for seed multiplication and potential commercial release under MoUs with Corteva and …”Absolute Индияпромышленный масштаб“PHARMA: Biology-led APIs and peptides to improve scalability and accessibility of therapeutics, leveraging strain engineering, gene editing, and precision fermentation.”✓ GMP промышленный масштаб“GenScript Biotech Corporation is a global biotechnology company founded in 2002 in New Jersey, USA, that provides life science research services, biologics development, and …”Fermelanta Япония3,000 L пилотный масштаб“is a Japan-based biomanufacturing/synthetic biology startup engineering fast-growing E.”Tsingke Biotechnology Китай“Tsingke Biotech is a leader in synthetic biology, committed to building a world-class gene factory.”
- 4NGS-секвенирование или циклическая визуализацияИспытания и аналитикаБиблиотека секвенируется на приборе класса Illumina для покрытия всего транскриптома, либо чип визуализируется на платформенном микроскопе (Xenium Analyzer, MERSCOPE Ultra, CosMx SMI) с разрешением пикселя ~100–250 нм для локализации отдельных молекул транскриптов — CosMx Whole-Transcriptome и Stereo-seq доставляют десятки тысяч генов на срез.Кто может выполнить этот шаг подобраны автоматически✓ ISO 17025 пилотный масштаб“For 10 years, our ISO 17025-accredited laboratory performed DNA analysis of microorganisms extracted from environmental and medical samples, mainly for scientific institutions at …”✓ GMP промышленный масштаб“ProBio: A global CRDMO (contract research, development, and manufacturing organization) providing end-to-end solutions for biologics and cell and gene therapy (CGT).”250,000 MT“NFFPM also operates two state of the art accredited laboratories located in each site.”Vaxxinova Norway Норвегияпромышленный масштаб“Vaxxinova develops, produces and markets a wide range of innovative vaccines and diagnostic services to protect livestock and fish against diseases.”“Global GAP, ISTA accredited laboratory for issuing Orange international Certiticate (OIC) for seed lots, In house facilities for seed health testing for all crops for major …”FastBio Бразилия“Com forte networking e com parcerias estabelecidas junto as principais Contract Research Organizations (CROs), a FastBio disponibiliza um portfolio de serviços biológicos …”
- 5Декодирование и сегментация клетокБаркоды привязываются обратно к пространственным координатам, транскрипты вызываются по панели генов, а модели сегментации на глубоком обучении сливают изображение морфологии с сигналом транскриптов для проведения границ отдельных клеток — бенчмарк Genome Biology за январь 2026 года показывает, что Xenium Prime 5K достигает медианы 242 транскрипта на клетку против 58 у Xenium v1.
- 6ИИ-пространственный анализ и отчёт по сигнатуреДанные, ПО и автоматизацияИспытания и аналитикаВычисляются пространственно-вариабельные гены, тканевые домены, деконволюция типов клеток и клеточные взаимодействия (Seurat, Squidpy, модели Vision-Transformer), а CRO передаёт клиенту карту тканевых доменов, граф клеточного микроокружения и сигнатуру пространственного биомаркера — всё чаще привязываемую клиентом к клинической исходе, такой как ответ на иммуноотерапию.Кто может выполнить этот шаг подобраны автоматическиIndia Glycols (NSE) Индия✓ GMP 7,500 MT/ промышленный масштаб“Even the administrative processes are green, where IGL has adopted the latest SAP ERP (S/4 HANA 2023 version), Salesforce CRM, Industrial IOT & other tech solutions to drive …”BARformula Малайзияпромышленный масштаб“BSE is engineered: a designed consortium acting on a specified feedstock to produce a specified output, telemetered through a software layer.”MIRAI Японияпромышленный масштаб“It also runs IoT/“SensorCorpus” software for monitoring/optimization, and its cultivation tech has been described as LED/water/airflow method optimization (e.g., “heavy lettuce”); …”Eggoz Nutrition Индия“Eggoz utilizes an asset-light, farmer-integrated model, supplying partner farms with proprietary herbal feed, IoT monitoring, and a management app to ensure quality.”UMITRON (SG subsidiary) Сингапур“Founded in 2016 and based in Singapore and Japan, UMITRON builds user-friendly aquaculture data platforms that leverage the use of state of the art technologies such as IoT, AI and …”✓ ISO 17025 пилотный масштаб“For 10 years, our ISO 17025-accredited laboratory performed DNA analysis of microorganisms extracted from environmental and medical samples, mainly for scientific institutions at …”
4 · Кто поставит
Подобранные поставщики (подобраны автоматически)
| MGI (BGI Group) | Китай | Производитель | работает |
| Duraroot Environmental Consulting, LLC | США | Услуги / консалтинг | работает |
| Kmetijski inštitut Slovenije | Словения | Наука / R&D | работает |
| Multi Vita for Animal Nutrition | Египет | Производитель | работает |
| Korea Nova | Южная Корея | Производитель | работает |
| Lidea Seeds | Франция | Не определена | работает |
| Bisy | Австрия | Производитель | работает |
| Mombak | Бразилия | Не определена | работает |
| ThaMa-Vet LLc | Израиль | Производитель | работает |
| CAVTECH MULTI-RESOURCES TECHNOLOGY INC. | Филиппины | Услуги / консалтинг | работает |
| EPSE Oy (Ltd.) | Финляндия | Услуги / консалтинг | работает |
| MES ENVIROTECH FZC | ОАЭ | Услуги / консалтинг | работает |
Ведущие компании и институты (из обзора)
| Компания / Институт | Страна | Ключевые продукты / платформы | Технологические особенности | Статус 2026 |
|---|---|---|---|---|
| 10x Genomics | 🇺🇸 США | Visium HD / Xenium In Situ Prime | Захват на баркодированном массиве + ISS-визуализация; Xenium Prime 5K, 5 000 генов субклеточно | commercial |
| Vizgen | 🇺🇸 США | MERSCOPE Ultra | MERFISH 2.0, ~1 000 генов, 3 см² при ~100 нм/пиксель | commercial |
| Akoya Biosciences | 🇺🇸 США | PhenoCycler-Fusion | Циклическая ИФ пространственной протеомики, ≥100-плекс белок, 0,25 мкм/пиксель | commercial |
| NanoString Technologies | 🇺🇸 США | CosMx SMI / Whole Transcriptome | Bruker Spatial Biology; панель 6K + WTX ~19 000 генов; Same-Cell Multiomics 19K РНК + 72 белка | commercial |
| Resolve Biosciences | 🇩🇪 Германия | Molecular Cartography | In situ-секвенирование на пэдлок-зондах, целевая высокоплексная пространственная РНК | operating |
| BGI / STOmics | 🇨🇳 Китай | Stereo-seq | Массив ДНК-наношариков, нанометровые элементы, полнотрансктомное большое поле зрения | commercial |
5 · Правила и путь на рынок
около 1–2 лет с учётом регистрационных испытаний
Информация, не юридическая консультация — уточните процедуру для вашего продукта. (2026-10-06)
США
Соединённые Штаты доминируют в поставках пространственно-омикных платформ: четыре ведущих производителя приборов — 10x Genomics, Vizgen, Akoya Biosciences и NanoString (ныне Bruker Spatial Biology) — базируются в США, а Северная Америка удерживает около 68% мировой установленной мощности.
10x Visium/Xenium, Vizgen MERSCOPE, Akoya PhenoCycler, NanoString/Bruker CosMx#
- 10x Genomics и стек Visium/Xenium: 10x владеет секвенационной линейкой Visium (Visium HD с разрешением ~2 мкм, близким к одноклеточному) и визуализационной платформой Xenium In Situ, чья панель Xenium Prime 5K картит 5 000 генов на субклеточном разрешении — исследование Genome Biology за январь 2026 года сопоставило Visium v1, v2/CytAssist, Visium HD, Xenium и CosMx напрямую на шести типах рака.
- Vizgen MERSCOPE: MERSCOPE Ultra от Vizgen визуализирует до 1 000 пользовательских генов на 3 см² ткани с разрешением пикселя ~100 нм, используя химию MERFISH 2.0, которая, по данным препринта bioRxiv 2026 года, даёт восьмикратный прирост чувствительности над MERFISH 1.0 при сохранении количественной согласованности (Пирсон r ≥ 0,8).
- Akoya Biosciences и NanoString/Bruker: Akoya PhenoCycler-Fusion лидирует в пространственной протеомике, обнаруживая 100-плюс белковых биомаркеров на срез при 0,25 мкм/пиксель циклической иммунофлуоресценцией с модулями РНК in situ-гибридизации; CosMx от NanoString (ныне Bruker Spatial Biology) в феврале 2024 года запустила панель РНК на 6 000 плекс и анализ Whole-Transcriptome, визуализирующий около 19 000 генов, расширенный в 2025 году до Same-Cell Multiomics с измерением более 19 000 РНК плюс 72 белков на одном срезе FFPE.
Евросоюз
Европейский союз — сильный академический участник и родина одной коммерческой пространственной платформы, но ни один европейский производитель приборов не соперничает с четырьмя американскими гигантами; его вес — в разработке методов, проекте Human Cell Atlas и качестве данных регуляторного уровня.
Resolve Biosciences, академические хабы, надзор EMA#
- Resolve Biosciences: немецкая компания (Монхайм-ам-Райн) коммерциализирует платформу Molecular Cartography — целевую систему пространственной транскриптомики на основе in situ-секвенирования и пэдлок-зондов, называемую наряду с CosMx и Xenium среди коммерческих визуализационных платформ (Nature Methods, 2025).
- Академические хабы: EMBL, Институт Сенгера и партнёрские европейские геномные институты развивают методы Human Cell Atlas и инструменты пространственного анализа с открытым кодом.
- Надзор EMA: EMA применяет требования к целостности данных и качеству реактивов к пространственным считываниям, используемым в регулируемых заявках на поиск лекарств, параллельно контролю FDA 21 CFR Part 11 над визуализационным и аналитическим программным стеком.
Китай
Китай — быстрорастущий пространственно-омикный регион: мощность Азиатско-Тихоокеанского региона расширяется примерно на 47% в год, его опорой служит нативная платформа Stereo-seq и быстро растущая патентная база, причём доля китайских заявителей в патентах по пространственной транскриптомике выросла с 12% в 2020 году до 31% в 2026 году.
BGI/STOmics Stereo-seq, ДНК-наношариковые чипы, атласные программы MOST#
- BGI STOmics и Stereo-seq: подразделение STOmics компании BGI разработало Stereo-seq — секвенационную платформу на массивах ДНК-наношариков (DNB) с размером элемента на нанометровом масштабе, что даёт уникально большое поле зрения на субклеточном разрешении; это ведущая нативная технология пространственной транскриптомики Китая и основа атласов целых органов и эмбриогенеза.
- Сеть дистрибуции и сервиса: Stereo-seq и импортируемые платформы Visium HD / Akoya распространяются и выполняются как услуга на китайском рынке CRO, при этом публично тендерный сервис Stereo-seq в 2025 году оценивался примерно в 78 000 юаней за проект, что указывает на рутинную коммерческую доступность.
- MOST и национальные программы: Министерство науки и технологий финансирует атласные программы пространственно-временной омики, питающие внутреннюю разработку лекарств и подъём отечественного патентования, сместивший к 2026 году треть мирового пространственно-омикного ИП к китайским заявителям.
6 · Финансирование: тендеры и гранты
Сейчас нет подходящих открытых тендеров и грантов.
7 · Технологический стек
Стек пространственной омики сопрягает ядро in-situ химии, высокоразрешающее считывание (секвенатор или циклический визуализатор) и слой анализа на глубоком обучении в единый рабочий процесс, который фарма покупает прибором, набором реактивов или полноценным сервисным проектом CRO.
- In-situ захват и химия зондов:
- Секвенационные платформы паттернируют баркодированные элементы на слайде — пятна Visium HD до ~2 мкм, элементы ДНК-наношариков Stereo-seq до ~500 нм — так что каждая захваченная мРНК несёт свою координату до NGS.
- Визуализационные платформы гибридизуют панели олигонуклеотидных зондов (помехоустойчивые баркоды MERFISH, прямая гибридизация CosMx, in situ-секвенирование Xenium), которые затем считываются за последовательные флуоресцентные циклы для вызова отдельных молекул транскриптов.
- Высокоплексное считывание (NGS + циклическая флуоресцентная визуализация):
- NGS-считывание даёт несмещённое покрытие всего транскриптома (CosMx ~19 000 генов, Stereo-seq и Visium HD на уровне транскриптома), тогда как циклическая визуализация достигает 1 000-плюс целевых генов на субклеточном разрешении и оптическом масштабе 200 нм.
- Пропускная способность резко выросла — CosMx Same-Cell Multiomics теперь считывает более 19 000 РНК с 72 белками на одном срезе FFPE, а Akoya PhenoCycler визуализирует около 1 млн клеток менее чем за 10 минут при 100-плекс белке.
- Пространственная биоинформатика и ИИ:
- Сегментация клеток, обнаружение пространственных доменов и анализ микроокружения выполняются в Seurat, Squidpy и специализированных моделях глубокого обучения (фреймворки Vision-Transformer), сливающих гистологию H&E с координатами транскриптов для реконструкции одноклеточной экспрессии.
- Пространственные сигнатуры — организация и близость клеточных подмножеств в опухолевом микроокружении — по данным метаанализа JAMA Oncology более 8 000 пациентов предсказывают ответ на терапию анти-PD-1/PD-L1 точнее, чем PD-L1, TMB или GEP по отдельности.
Источники 33
- 10x genomics — 2026-05-01T00:00:00.000Z
- 10x genomics — 2024-11-06T00:00:00.000Z
- 10x genomics — 2026-01-12T00:00:00.000Z
- 10x genomics — 2025-03-13T00:00:00.000Z
- 10x genomics — 2025-10-20T00:00:00.000Z
- Vizgen — 2024-09-10T00:00:00.000Z
- Vizgen — 2026-01-01T00:00:00.000Z
- Vizgen — 2024-02-01T00:00:00.000Z
- Vizgen — 2025-12-24T00:00:00.000Z
- Vizgen — 2024-07-18T00:00:00.000Z
- Akoya biosciences — 2026-03-06T00:00:00.000Z
- Akoya biosciences — 2026-01-20T00:00:00.000Z
- Akoya biosciences — 2026-03-09T00:00:00.000Z
- Akoya biosciences — 2025-11-18T00:00:00.000Z
- Akoya biosciences — 2026-03-08T00:00:00.000Z
- Nanostring technologies — 2024-01-07T00:00:00.000Z
- Nanostring technologies — 2025-09-12T00:00:00.000Z
- Nanostring technologies — 2024-01-07T00:00:00.000Z
- Nanostring technologies — 2024-02-01T00:00:00.000Z
- Nanostring technologies — 2024-01-07T00:00:00.000Z
- Resolve biosciences — 2026-04-10T00:00:00.000Z
- Resolve biosciences — 2026-07-11T00:00:00.000Z
- Resolve biosciences — 2026-05-12T00:00:00.000Z
- Resolve biosciences — 2026-02-10T00:00:00.000Z
- Resolve biosciences — 2026-05-18T00:00:00.000Z
- Bgi — 2026-07-22
- Bgi — 2026-07-22
- Bgi — 2026-07-22
- Bgi — 2026-07-22
- Bgi — 2026-07-22
- Bgi — 2026-07-22
- Bgi — 2026-07-22
- Bgi — 2026-07-22