空間轉錄組技術能同時解析細胞的基因表達和空間位置信息，是揭示器官發育、疾病機制等生命過程的重要工具。然而，現有方法大多針對單樣本設計，難以處理多樣本數據（如對比樣本、時間序列、三維空間等），這嚴重阻礙了多樣本研究的深入，限制了對復雜生物系統的認知。
4月21日，來自華大生命科學研究院的研究團隊提出了一套名為“Stereopy”的創新性分析框架，系統性地解決了多樣本空間轉錄組數據聯合分析的難題，為復雜生物系統的機制研究提供了全新工具，相關成果發表于《自然—通訊》。
Stereopy框架包含三大核心組件，MsData容器能夠統一接口、管理海量數據，支持多樣本快速調用與靈活操作；MSS控制器為智能化中樞系統，可自動追蹤數據依賴關系，生成可視化結果；MS-ST轉換器可以靈活適配多樣本分析需求，既能整合全局數據，也能拆分驗證局部結果。
研究人員介紹，Stereopy配置了三種算法，其中，Stereopy-CCD算法能夠精準識別疾病樣本與正常樣本的細胞群落差異；Stereopy-TGPI算法首次實現了時空維度聯合解析，同時考慮基因在空間分布和時序變化上的一致性，不僅可以識別發育過程中連續變化的基因，還可以建立動態的時序基因調控網絡，破解發育與疾病進程的分子密碼；Stereopy-NicheReg3D算法突破了二維限制，以單細胞分辨率重建三維細胞微環境。通過整合細胞間通訊和基因調控網絡模型，提高了針對特定情境預測的準確性，為器官發生研究提供全新視角。
實驗證明，Stereopy的算法在準確性、全面性上超越現有工具，相關成果已應用于腦發育、腫瘤微環境等前沿領域。目前，Stereopy開源工具已被全球科研人員下載超4.8萬次，運用在數千個研究項目中，其通用性與高效性有望推動空間組學技術標準化，加速精準醫學、新藥研發等領域的突破。
研究團隊表示：“Stereopy不僅是技術工具的創新，更是科研范式的革新。我們期待這一成果能為全球生命科學共同體提供強大助力，共同探索生命系統的奧秘。”
相關論文信息：https://www.nature.com/articles/s41467-025-58079-9
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