开篇导读

空间原位测序技术让我们得以在组织原位解析宿主免疫系统与抗原、微生物的空间互作。如何将TCR、BCR免疫受体组库的克隆演化、微生物的空间定植与全转录组景观进行系统整合，一直是领域内的重大瓶颈。当前，实现免疫组库、微生物组与空间转录组的同步捕获对技术平台提出了极高要求，而10x Genomics推出的Visium HD空间基因表达解决方案以亚细胞级别的高分辨率（2 μm）全转录组以及高空间特异性为此奠定了基础。Visium HD以其独到的捕获方法，支持人类、小鼠、植物等其他不同物种的mRNA捕获，同时适用于新鲜样本和FFPE石蜡包埋样本，也为研究临床病理标本提供了巨大的便利。

近日，北京大学曾泽贤团队在bioRxiv预印本上报道了一项名为Archimap的突破性技术，首次在同一张5 μm的石蜡包埋组织切片上实现了高通量免疫组库、组织浸润微生物组与高分辨率空间全转录组（Visium HD）的同步测序。

该研究成功在复杂的肿瘤微环境中，系统揭示了免疫细胞克隆、微生物定植与基因表达景观之间的空间关联，为空间多组学研究提供了强大且可扩展的全新工具。

图1：基于Visium HD在同一张切片上同时测序基因表达，免疫组库和微生物组。

超高灵敏捕获

突破免疫组库检测边界

研究团队在4例未经治疗的结直肠癌FFPE石蜡样本中验证了Archimap的可行性。Archimap捕获了平均18,746个BCR克隆和1,714个TCR克隆。不同于既往很多技术只关注CDR3，Archimap同时覆盖CDR1、CDR2和CDR3免疫受体高可变区域，为解析克隆演化提供完整信息。

单细胞级空间精度

确保原位信息保真

在T细胞和B细胞富集区域，Archimap成功映射相应克隆型，且分布与H&E图像及细胞类型注释高度一致，背景极低。这一特异性进一步得到全转录组数据交叉验证：Archimap捕获的BCR和TCR可变区与Visium HD恒定区高度相关，Pearson系数分别达0.95和0.80（p-value < 1×10^-10）。此外，74.25%和99.18%的2 μm bin分别含有独特BCR和TCR克隆型，确保了不同空间位置间克隆型的可靠区分。

严格质控体系

精准锁定组织浸润微生物

肿瘤内微生物组测序长期面临假阳性挑战。为此，Archimap构建了控制实验过程细菌污染、靶向测序微生物16S rRNA，以及细菌专用的生信管线这三重保障。后经16S rRNA FISH独立验证，Archimap与FISH空间分布显著匹配（p < 0.001），空间相似性指数高达0.94，充分验证了微生物原位检测的高保真度。

对比传统金标准测序

确保克隆一致性

利用连续切片，团队在相邻的组织中对比了Archimap和传统的Bulk TCR BCR测序的相关性。结果显示，Archimap和Bulk测序在V/J基因的使用频率上达到了0.585的显著相关性（p = 3.56×10^-136），而在CDR3克隆型上则保持了0.492的显著相关性（p < 1×10^-300）。

全转录组无偏捕获

不丢准确不增成本

通过连续切片平行对比，在不增加测序深度的情况下，Archimap与标准Visium HD测得的全转录组表达一致性高达0.987（p < 10×10^-30），证明未引入系统性偏差。这意味着同步捕获空间全转录组、免疫组库和微生物组无需额外测序成本，突破了传统空间多组学"高成本换低丰度"的困境。

总结与展望

Archimap的成功开发，标志着空间多组学正式迈入能够在单细胞精度上同步解析免疫克隆、微生物定植与基因表达景观的高通量时代。这项技术不仅为理解肿瘤微环境中宿主-微生物互作和适应性免疫应答开辟了新路径，更展现出从存档患者组织中直接发现治疗性抗体的临床转化潜力，将持续为精准医疗提供核心动力。

作者信息：

本文的通讯作者是北大-清华生命科学联合中心/定量生物学中心曾泽贤、中国医学科学院肿瘤医院刘芝华。北京大学前沿交叉科学研究院PTN项目的2022级博士生张皓睿、北京大学生命科学联合中心（CLS）的2024级博士生王沛宇、中国医学科学院肿瘤医院赵丫卉是本文的共同第一作者。

原文链接：

https://www.biorxiv.org/content/10.64898/2026.08.11.744176v1