Adv Sci：张宁团队开发基于细胞通讯的单细胞空间映射算法SPADE

背景：空间转录组学技术能同时捕获组织内转录本丰度及其空间位置，但当前主流平台存在测序深度不足或非单细胞分辨率的技术限制，且现有计算方法不能较好地处理噪声，忽略细胞互作导致空间位置接近的核心生物学原理。研究目的：北京大学张宁教授与北京理工大学金子捷助理教授团队开发基于细胞间通讯的单细胞空间映射算法SPADE，旨在恢复细胞类型空间分布特征、增强空间基因表达谱，并定量表征不同区域的细胞间通讯。结论：SPADE算法通过深度表征学习、多层次细胞通讯评分和空间映射三个步骤，首次将“细胞通讯介导的空间距离约束”引入模型。在55个模拟和真实数据集上，SPADE在细胞类型解卷积方面展现出高稳健性与准确度，并通过基因插值纠正增强基因表达信号。该算法在结构复杂组织（如肿瘤免疫微环境）中也表现优异，能精准识别乳腺癌中肿瘤浸润免疫细胞的空间分布及三级淋巴结构，区分结直肠癌肝转移中的肿瘤空间异质性亚型并刻画区域特异细胞通讯事件，为精准解析空间结构特征和肿瘤精准治疗提供了重要计算工具。