一、从“单细胞”到“空间组学”：技术演进的下一个十年
过去十年，单细胞测序技术彻底改变了生命科学的研究范式。我们第一次能够以高通量的方式解析组织中“有哪些细胞”、“它们在表达什么基因”。然而，一个根本性的问题始终悬而未决：这些细胞在组织中的“坐标”是什么？它们和谁做邻居？它们在原位如何通讯？
这正是空间组学技术迅速崛起的根本驱动力。2022年，Nature将“空间多组学”评为年度技术。然而，如何在单细胞分辨率下，同时获取基因表达、表观调控、免疫克隆型等多维信息，始终是领域内最具挑战性的技术难题。
2026年2月，斯坦福大学Bali Pulendran团队在Science上发表的一项研究《Mucosal vaccination in mice provides protection from diverse respiratory threats》，给出了一个漂亮的解法。团队开发了一种鼻喷广谱疫苗，在小鼠模型中实现同时抵御新冠病毒、流感病毒、金黄色葡萄.球菌，甚至过敏原的侵害——而它的保护机制，完全颠覆了传统疫苗依赖“特异性抗体”的逻辑1。
二、从“一病一苗”到“整合器官免疫”的范式革命
传统疫苗的困境：面对流感病毒的抗原漂移、新冠病毒的不断变异，抗体导向的疫苗往往刚上市就面临“免疫逃逸”的尴尬。Pulendran团队另辟蹊径，转向激活先天免疫——这套免疫系统是亿万年进化留下的“第一道防线”，不挑剔病原体，反应速度以小时计。
解决策略：研究团队设计了一种名为GLA-3M-052-LS+OVA的鼻内喷雾疫苗。其核心机制在于“双重激活”策略。两个免疫激动剂GLA（TLR4激动剂）和3M-052-LS （TLR7/8激动剂），搭配一个通用模型抗原卵清蛋白（OVA）。其保护作用不是依赖于针对特定病原体的抗体，而是主要通过肺泡巨噬细胞(AM)。
工作原理：疫苗中的TLR激动剂，能直接刺激肺部先天免疫细胞；而OVA抗原将T细胞招募到肺部，这些抗原特异性CD4⁺和CD8⁺记忆T细胞持续向先天免疫细胞发送信号，让本应仅活化几天的先天免疫维持数月激活状态。
关键免疫机制1：T细胞-RANKL通路介导保护效应
研究发现，清除CD4⁺和CD8⁺T细胞可完全消除疫苗的保护作用。进一步机制解析显示，T细胞分泌的RANKL会消除疫苗诱导的SARS-CoV-2和金黄色葡萄.球菌保护,而抑制CD40L、IFN-γ或TNF-α信号通路则不影响保护效果。
关键免疫机制2：肺泡巨噬细胞（AM）是核心效应细胞
通过scRNA-seq对119,876个肺细胞分析发现，疫苗接种后21天，肺泡巨噬细胞中抗原呈递通路持续富集，相关基因（H2-D1、H2-K1、H2-Aa等）表达水平至少维持3个月。scATAC-seq进一步揭示，与抗原呈递基因H2-Aa、干扰素刺激基因Ccl5等相关的染色质位点，在疫苗接种后至少3个月内在AM中保持可及性。
关键免疫机制3：诱导三级淋巴结构（TLS）形成
感染后3天，疫苗组的肺组织出现类似淋巴结的 T/B 细胞分区，即三级淋巴结构。未接种疫苗的对照组在感染后第3天未显示这些TLS特征。
三、空间组学：揭开疫苗诱导免疫图谱的关键钥匙
在这项研究中，一个核心问题始终贯穿始终：疫苗如何在三维肺组织中构建持久、广谱的免疫防御？
传统单细胞测序能解析细胞类型和分子特征，却无法确认细胞在组织中的空间位置信息。而研究团队发现，疫苗诱导的保护效应与细胞的空间排布密切相关——T细胞是否定位在气道周围、肺泡巨噬细胞是否与上皮细胞形成通讯网络、三级淋巴结构是否出现在关键哨位，这些问题的答案都依赖于空间维度的信息。
这正是具有单细胞分辨率的空间转录组学技术——Trekker——大显身手的舞台。
研究团队对53,645个空间解析的细胞核使用Trekker试剂盒进行了单细胞空间转录组分析，通过UMAP揭示了多样的细胞群，包括肺泡上皮细胞、AM、间质巨噬细胞（IM）、DC、T细胞和B淋巴细胞。Trekker技术的加入，让研究在空间原位完成了对肺组织免疫生态系统的多维度解析：
数据解析1：空间聚类与细胞图谱
通过Trekker获得的空间聚类图（对应文献Fig. 3C）清晰展示了疫苗接种组、未接种组以及T细胞耗竭组在组织结构和细胞组成上的显著差异。接种疫苗的小鼠肺中表现出显著的空间重构（对应文献Fig. 3D）。
数据解析2：细胞间通讯网络可视化
整合空间定位和配体-受体表达值分析显示，疫苗接种后肺部的细胞间相互作用整体增强（对应文献Fig. 3F）。T细胞-B细胞和T细胞-先天免疫细胞间的通讯增强，以及AM与肺泡上皮细胞（ATI和ATII）之间的信号传导加强，而在T细胞耗竭小鼠中这些信号均被削弱。
数据解析3：三级淋巴结构的空间定位
多重空间蛋白成像显示，TLS富集区主要定位于气道周围（对应文献Fig. 5D-E），提示疫苗接种使肺组织在感染时能够快速且有结构地参与免疫应答。免疫组化进一步显示TLS与SARS-CoV-2 N蛋白共定位。
四、Trekker技术流程：一张芯片、两步操作、三套数据
Trekker技术的突破性在于将空间定位与单细胞多组学完美整合，其工作流程分为三个核心步骤：
第一步：贴标签-每个细胞核拿到自己的“坐标身份证”
Trekker的核心耗材是一张特制的芯片（tile），上面铺满了数百万个位置唯.一的DNA条形码。每个条形码对应芯片上的一个精确坐标（比如第3行第5列）。
操作很简单：将新鲜冷冻组织切片（厚度10-25μm）贴在芯片上，然后紫外光照射。光触发后，每个细胞核会“抓取”到它所在位置的那个条形码——相当于每个细胞核都被打上了它自己的空间坐标标签。
第二步：建库——直接上常规单细胞平台
贴好标签的细胞核从芯片上收集下来，这时候它们已经带着“空间坐标”了。接下来，直接用标准的单细胞测序建库流程进行后续操作——逆转录、cDNA扩增、文库构建，和做普通单细胞测序一模一样。
唯.一的区别是：每个细胞核的cDNA上，已经同时携带了基因表达信息和空间坐标条形码，这从根本上确保了数据的单细胞分辨率。
第三步：解码——测序后“按图索骥”
测序完成后，通过生物信息学分析，根据每个read上的空间条形码，就能反推出它原本来自组织切片上的哪个位置。于是，研究者得到的是一个带坐标的基因表达矩阵——知道每个细胞核在组织中的XY坐标，也知道它的全转录组表达谱。
正如研究团队在论文中展示的，通过Trekker获得的整合数据集，他们不仅验证了肺泡巨噬细胞的表观遗传重塑，还定量解析了T细胞-AM互作的空间强度，更直观展示了三级淋巴结构的形成位置。所有这些发现都基于同一份样本、同一套空间坐标系统。
五、从“看细胞”到“看生态”：Trekker如何最大化样本价值
以下是一个在肿瘤免疫中的典型案例：
案例：snRNA-Seq+ snV(D)J，追踪B细胞克隆的“空间足迹”
免疫细胞克隆的扩增与分布，是理解肿瘤免疫应答的核心问题。研究团队对25μm厚的人原发性乳腺癌组织切片，完成对其中10,671个细胞核的空间定位与细胞注释。并分别将其映射至UMAP图谱（图A）和空间图谱（图B）。
关键突破：
数据显示，该技术的检测效率优异（图C）：BCR平均每个细胞核有效读数达372.4，TCR达332.5；39.6%的B细胞能检测到重链CDR3，52.4%的B细胞能检测到轻链CDR3，T细胞中也有7.6%和14.2%分别检测到重链、轻链CDR3。
清晰绘制出了不同B细胞克隆的空间分布图谱（图E）。Top8的BCR重链CDR3克隆在乳腺癌组织中呈现出显著的空间特异性 ，部分克隆集中分布在肿瘤边缘区域，部分则在肿瘤内部形成聚集区（图F）。而相邻组织切片的H&E染色（图D）进一步验证了这些克隆分布与病理结构的关联性。
这一结果首次直观揭示了乳腺癌微环境中B细胞克隆的空间扩散规律：免疫克隆的扩增并非随机分布，而是与肿瘤组织的病理分区、细胞邻域密切相关，为理解肿瘤相关性B细胞的功能分工（如抗体分泌、抗原呈递）提供了关键的空间线索。
Science这项研究标志着呼吸道疫苗开发进入“整合器官免疫”新时代，而Trekker技术在其中扮演了“地图绘制者”的关键角色。如果您正在探索肿瘤免疫、疫苗机制或发育生物学等中的空间转录组学问题，希望从有限珍贵样本中获得更全局、更深刻的洞察，Trekker单细胞空间组学解决方案或许能成为您下一个突破性发现的加速器。
| 产品名称 | 包装量 | Code No. |
| Trekker U 10x10 Bundle | 4 Rxns | SK017 |
1. Zhang H, Floyd K, Fang Z, et al. Mucosal vaccination in mice provides protection from diverse respiratory threats[J]. Science, 2026: eaea1260.
