# Visium vs Xenium: 공간생물학 기술 ## Visium (10x Genomics) - **기술 유형(Technology Type)**: 미세배열 스팟을 사용한 공간 전사체학(spatial transcriptomics) - **해상도(Resolution)**: 스팟 기반 (~55μm 지름), 각 스팟에 여러 세포가 포함됨 - **분석 분자(Target Molecules)**: 주로 mRNA (전체 전사체/whole transcriptome) - **처리량(Throughput)**: 수천 개의 캡처 스팟으로 높은 처리량 제공 - **샘플 유형(Sample Type)**: 신선 냉동(fresh-frozen) 또는 FFPE(포르말린 고정 파라핀 포매) 조직 절편 사용 가능 - **단일 세포 해상도(Single-cell Resolution)**: 스팟 크기로 인해 진정한 단일 세포 해상도는 없음 - **데이터 출력(Data Output)**: 스팟 레벨에서 공간 좌표가 있는 유전자 발현 데이터 - **워크플로우 복잡성(Workflow Complexity)**: 비교적 간단한 워크플로우 - **분석 소프트웨어**: Space Ranger와 Loupe Browser를 통한 데이터 처리 및 시각화 - **검출 민감도(Detection Sensitivity)**: 중간 수준의 민감도, 조직 섹션 내 평균적인 발현 유전자를 검출 - **비용(Cost)**: 일반적으로 Xenium보다 실행당 비용이 낮음 ## Xenium (10x Genomics) - **기술 유형(Technology Type)**: 유전자 특이적 프로브와 광학 이미징을 사용한 현장(in situ) 분석 - **해상도(Resolution)**: 진정한 세포 내 해상도(~100nm) - **분석 분자(Target Molecules)**: 선택된 유전자 패널(최대 ~1000개 타겟) - **처리량(Throughput)**: 고차원 세포 내 이미징 - **샘플 유형(Sample Type)**: FFPE 조직 절편 작업 - **단일 세포 해상도(Single-cell Resolution)**: 진정한 단일 세포 및 세포 내 해상도 - **데이터 출력(Data Output)**: 정확한 공간 좌표가 있는 단일 분자 검출 - **워크플로우 복잡성(Workflow Complexity)**: 하이브리다이제이션 및 이미징 단계로 인해 더 복잡함 - **분석 소프트웨어**: Xenium Explorer를 통한 고급 이미징 데이터 처리 및 시각화 - **검출 민감도(Detection Sensitivity)**: 높은 민감도, 단일 RNA 분자 수준의 검출 - **바코딩 전략(Barcoding Strategy)**: 복합적인 바코딩 시스템으로 높은 다중화(multiplexing) 가능 - **비용(Cost)**: 일반적으로 실행당 비용이 더 높지만, 분자 수준의 정보를 제공 ## 기술적 세부사항 - **Visium 작동 원리**: - 조직 절편이 특수한 슬라이드에 배치되며, 각 포착 영역에는 고유한 바코드가 있는 올리고 dT 프라이머가 있음 - RNA가 제자리에서 역전사되어 공간적 위치 정보를 포함하는 cDNA 라이브러리 생성 - NGS(차세대 시퀀싱/Next Generation Sequencing)를 통해 전체 전사체 데이터 수집 - **Xenium 작동 원리**: - 유전자 특이적 프로브가 표적 mRNA와 하이브리다이제이션 - 증폭 단계를 통해 신호 강화 - 고해상도 광학 이미징을 통해 특정 분자 위치와 개수 측정 - 다중 사이클 이미징을 통해 단일 실험에서 수백 개의 유전자 프로파일링 가능 ## 데이터 분석 차이점 - **Visium 데이터 분석**: - 스팟 기반 유전자 발현 매트릭스 생성 - 공간적 클러스터링 및 차등 발현 분석 - 형태학적 특징과 유전자 발현 패턴 통합 - Seurat, SpatialDE, 기타 R/Python 패키지를 사용한 분석 - **Xenium 데이터 분석**: - 단일 세포 수준의 유전자 발현 프로파일 - 공간적 세포 네트워크 및 미세환경 분석 - 세포 유형 분류 및 조직 구조 매핑 - 세포 내 RNA 분자 위치 분석 ## 연구 적용 사례 - **Visium 적합 연구**: - 전체 전사체 수준의 공간적 이질성 연구 - 새로운 바이오마커 발견 - 종양 미세환경 전반적 매핑 - 발생 과정의 공간적 패턴 분석 - **Xenium 적합 연구**: - 세포-세포 상호작용 세부 분석 - 특정 세포 유형의 세포 내 RNA 국소화 연구 - 세포 상태 전환의 고해상도 매핑 - 조직 아키텍처 내 희귀 세포 유형 식별 ## 기술적 제한점 - **Visium의 한계**: - 제한된 공간 해상도로 단일 세포 수준 분석 어려움 - 스팟 내 세포 유형 혼합으로 인한 신호 희석 - 기술적 변동성과 배치 효과 가능성 - **Xenium의 한계**: - 제한된 유전자 패널(전체 전사체 분석 불가) - 높은 자가형광 조직에서 신호대 잡음비 문제 가능성 - 더 복잡한 샘플 준비 및 최적화 필요 두 기술 모두 10x Genomics에서 개발되었으며, 연구 질문과 필요에 따라 상호 보완적으로 사용될 수 있습니다. 많은 연구자들이 Visium으로 전체 전사체 수준의 공간적 패턴을 확인한 후, Xenium을 사용하여 관심 영역을 단일 세포 수준에서 더 깊이 탐색하는 접근 방식을 채택하고 있습니다. --- ### Further study 1. **Visium 및 Xenium 실험 프로토콜 비교 가이드** - 샘플 준비부터 데이터 생성까지 각 단계별 상세 워크플로우 - 실험 설계 시 고려사항 및 최적화 전략 2. **공간생물학 데이터 분석 파이프라인** - Visium 데이터를 위한 R/Python 기반 분석 코드 - Xenium 이미지 데이터 처리 및 시각화 방법론 3. **공간전사체 데이터 통합 분석 전략** - Visium과 Xenium 데이터의 통합 분석 방법 - 단일세포 RNA-seq 데이터와 공간 데이터 통합 접근법 4. **공간생물학 연구 사례 모음** - 종양학, 신경과학, 발생학 등 분야별 응용 사례 - 각 기술의 장단점이 드러난 실제 연구 예시 5. **공간생물학 데이터 시각화 가이드** - 효과적인 데이터 시각화 기법 및 도구 - 발표 및 출판을 위한 그래픽 작성 방법 6. **Visium과 Xenium 기술의 비용-효율 분석** - 실험 설계에 따른 비용 산정 및 최적화 방안 - 연구 규모별 적합한 기술 선택 가이드 7. **공간생물학 기술 트러블슈팅 매뉴얼** - 흔한 기술적 문제 및 해결 방안 - 샘플 품질 최적화 전략 8. **타 공간생물학 기술과의 비교 분석** - Nanostring GeoMx, Vizgen MERFISH 등 경쟁 기술과 비교 - 연구 목적에 따른 기술 선택 의사결정 트리 9. **공간생물학 분야 최신 연구 동향 리뷰** - 기술 발전 방향 및 새로운 응용 분야 - 향후 전망 및 연구 기회 10. **공간생물학을 위한 실험 디자인 가이드** - 통계적 고려사항 및 실험 파워 계산 - 적절한 대조군 및 반복 설계 전략