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ψn
Mixed region GABAergic neuron0.6441091
Cortical glutamatergic neuron0.6101461
Midbrain glutamatergic neuron0.5846519
Mixed region neuron0.5799594
Dopaminergic neuron0.558334
Choroid plexus0.097658
Forebrain radial glia0.1434463
Forebrain neuroblast0.1461178
Cranium fibroblast0.147202
Epidermis0.162488

4. 脑区 ψ 伪聚合

脑区ψ细胞数
Mb0.6343301
Hb0.55213098
Die0.5376894
Hy0.5208754
FMN0.440442
Ob0.3971749
Pall0.3935864
SpC0.3593102
Cere0.3301105
Mb VZ0.2962733
Hb VZ0.2521786
Cavity0.183303
Meninges0.1814898
SPall0.1586577
Epidermis0.144685
Pall VZ0.1422685
ChP0.1351327

5. 空间可视化

空间 ψ
剪接因子热图
剪接因子空间分布

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.pyψ 伪聚合分析(Splice-rs 框架)
results/step3_region_splicing_chisq.csv17 因子×17 脑区 χ² 表
results/step4_celltype_psi.csv34 细胞类型 ψ 伪聚合
figures/step2-4_*.png3 张学术级图表