空间剪接程序分析
Stereo-seq E16.5 小鼠全脑(单细胞分割)· Splice-rs 方法学框架 · DCS Cloud / Genpilot 2026-08-24 · 方法开发第一阶段(表达层面代理验证,真实 junction 版见 V2 接入方案)
Stereo-seq单细胞分割空间剪接Splice-rs 框架DCS Cloud
1. 科学问题与方法
目标:在真实 Stereo-seq 时空数据上开发「空间剪接程序分析」pipeline(对齐 Sandberg 实验室 Splice-rs 的方法学框架:split-reads→junction→PSI→伪聚合统计)。
数据:STDS0000058(MOSTA 图谱)E16.5 小鼠全脑,65,303 细胞 × 23,368 基因,单细胞分割(cell_bin),34 种细胞类型注释 + 17 个脑区 + 空间坐标。
方法:① 剪接因子表达提取 → ② 神经元剪接程序(Rbfox/Nova/Celf4)vs 前体剪接程序(Ptbp/Mbnl)双程序定义 → ③ ψ 伪聚合(Splice-rs 式)→ ④ 2×K χ² 统计检验 → ⑤ 空间可视化。
2. 关键发现
① 17/17 神经剪接因子全部检出,细胞类型特异性符合已知规律:Rbfox1 神经元/非神经元 = 3.8×,Nova1 = 2.9×。
② 剪接程序 ψ 得分呈清晰空间梯度:脑室生发区(VZ)ψ≈0.14(前体程序主导)→ 中脑/后脑分化区 ψ≈0.55-0.63(神经元程序主导)。
③ 统计显著:ψ 高/低 × 17 脑区 χ² = 7951.8(p≈0,df=16);17 个剪接因子区域分布全部 padj≈0。
3. 细胞类型 ψ 伪聚合(Top 5 / Bottom 5)
| 细胞类型 | ψ | n |
| Mixed region GABAergic neuron | 0.644 | 1091 |
| Cortical glutamatergic neuron | 0.610 | 1461 |
| Midbrain glutamatergic neuron | 0.584 | 6519 |
| Mixed region neuron | 0.579 | 9594 |
| Dopaminergic neuron | 0.558 | 334 |
| Choroid plexus | 0.097 | 658 |
| Forebrain radial glia | 0.143 | 4463 |
| Forebrain neuroblast | 0.146 | 1178 |
| Cranium fibroblast | 0.147 | 202 |
| Epidermis | 0.162 | 488 |
4. 脑区 ψ 伪聚合
| 脑区 | ψ | 细胞数 |
| Mb | 0.634 | 3301 |
| Hb | 0.552 | 13098 |
| Die | 0.537 | 6894 |
| Hy | 0.520 | 8754 |
| FMN | 0.440 | 442 |
| Ob | 0.397 | 1749 |
| Pall | 0.393 | 5864 |
| SpC | 0.359 | 3102 |
| Cere | 0.330 | 1105 |
| Mb VZ | 0.296 | 2733 |
| Hb VZ | 0.252 | 1786 |
| Cavity | 0.183 | 303 |
| Meninges | 0.181 | 4898 |
| SPall | 0.158 | 6577 |
| Epidermis | 0.144 | 685 |
| Pall VZ | 0.142 | 2685 |
| ChP | 0.135 | 1327 |
5. 空间可视化
6. 与 Splice-rs 的关系及 V2 接入方案
本 pipeline 为 Splice-rs 方法学框架的时空数据实现:用剪接因子程序得分模拟 ψ(因公共 h5ad 为基因表达矩阵、无 junction 计数)。
Stereo-seq V2 数据接入:V2 原始 FASTQ(GSA CRA018257 等)TB 级需离线下载;到位后本 pipeline 升级为「真实 junction 计数」版本(STAR 比对 → split-reads 提取 → 每剪接位点 PSI → 细胞分割伪聚合),方法骨架已就绪。
已验证:PTBP2 高/神经元剪接因子低的 VZ 前体状态、Rbfox/Nova 神经元富集、χ² 显著性——全部与已知发育神经生物学一致。
7. 文件清单
| 文件 | 说明 |
| scripts/step1_load_data.py | 数据加载与质控 |
| scripts/step2_splicing_genes.py | 剪接因子提取与细胞类型热图 |
| scripts/step3_spatial_splicing_program.py | 脑区×剪接因子 χ² 检验 + 空间图 |
| scripts/step4_psi_pseudoaggregate.py | ψ 伪聚合分析(Splice-rs 框架) |
| results/step3_region_splicing_chisq.csv | 17 因子×17 脑区 χ² 表 |
| results/step4_celltype_psi.csv | 34 细胞类型 ψ 伪聚合 |
| figures/step2-4_*.png | 3 张学术级图表 |