空间基因组学，蓬勃发展的五家前沿公司

空间基因组学这一新兴领域可以通过创建肿瘤和其他组织的详细基因组图来推动精确医学的发展。以下是五家正在蓬勃发展的初创前沿公司，它们为该领域带来了新的创新。

在过去的二十年里，DNA测序技术的爆炸性增长降低了基因组解读的成本。下一代测序（NGS）除了标记出可能与疾病有关的基因变异外，还提供了有关患者基因构成的丰富信息。因此，基因组学对于诊断罕见疾病、发现新的药物靶点以及针对患者的治疗是关键，特别是在癌症的情况下。

传统DNA测序的一个缺点是，为了获取细胞内的遗传物质，组织样本通常会被分解。这意味着在实体肿瘤等异质组织样本中可能包含重要上下文的组织的空间信息丢失。这种方法还可以去除有关细胞内正在发生的生物学的关键空间信息。

为了提供所需的空间背景，研究人员经常部署组织和细胞成像技术，如免疫组织化学、免疫荧光和原位杂交。然而，这些方法通常仅限于一次提供有关几个基因或蛋白质的信息。空间测序是一个将下一代测序提供的海量数据集与空间背景相结合的新兴领域。这使研究人员能够绘制出细胞和组织内的基因组、转录和蛋白质组数据，扩大了他们对疾病如何发展的知识。

空间基因组学尤其可以成为研究疾病的重要工具。尽管我们所有的细胞都有相同的遗传密码，但这些遗传物质是以不同的方式组织和包装的。这可能会影响每个细胞中哪些基因被转化为蛋白质。例如，在癌症中，空间基因组学可以用来梳理基因组非编码区的基因变异，这些变异会导至细胞恶变。

随着DNA测序和实验室自动化成本的下降，空间基因组学正在获得巨大关注，主要的研究中心包括美国、英国和瑞典。该领域的一些大牌公司包括NanoString、10X基因组学和布鲁克。我们这次重点介绍了五家正在空间基因组学领域蓬勃发展的前沿公司。

1. Arima Genomics
成立于: 2015 |  总部: Carlsbad, 美国加利福尼亚州

ARIMA基因组学专门研究DNA在细胞内染色质中的空间组织，也称为3D基因组学，使用一种名为Hi-C邻近连接的方法。在这个过程中，染色质被固定在其3D形状中。然后用限制性内切酶切割DNA，并对彼此接近的序列一起测序。

邻近连接允许用户分析可能导至疾病的遗传变异，即使遗传变异位于基因组的非编码区。这是因为基因组的3D结构意味着，如果DNA折叠时基因彼此接近，一个位置的变化可能会影响另一个位置上激活的基因。

ARIMA技术的主要应用包括生命科学研究和人类健康。通过检测基因组结构中的空间关系，该公司可以帮助用户发现新的生物标志物和药物靶标。例如，研究人员使用ARIMA的Hi-C技术来确定与室管膜瘤发生有关的染色体重排。

Arima在2022年3月获得了700万美元，除了公司的增长和商业扩张外，还为其技术开发提供资金。2023年1月，该公司通过推进创新神经技术(大脑)倡议加入了大脑研究，以帮助研究人员在脑细胞中进行单细胞测序。最近，Arima与Protean BioDiagnostics和Velsera合作，将其技术用于精准医学和诊断。

2. Cantata Bio
成立于: 2022 | 总部: Cambridge, Massachusetts, and Scotts Valley, 美国加利福尼亚州

Cantata Bio是由元基因组公司Arc Bio和专门从事3D基因组研究的Dovetail公司合并而成的。

Cantata 的3D基因组学部门旨在通过解开细胞内DNA的空间排列来帮助研究人员发现疾病机制。为了实现这一点，Dovetail销售Hi-C邻近连接试剂盒，让用户可以分析在3D空间中相互作用的遗传变异，并增强或沉默基因启动子。除了标准的下一代DNA测序方法外，Cantata 的试剂盒还可以促进表观遗传学、进化生物学和癌症等应用领域的研究。

在与Arc Bio合并之前，Dovetail公司于2022年1月与Single Genonics签署了合作协议，并于6月将其试剂盒授权给GenDx。在CANTATA Bio首次亮相的同时，Dovetail团队推出了最新的TopLink试剂盒，旨在将研究人员处理Hi-C邻近连接样本的时间缩短一半。与传统Hi-C方法所需的大约12小时相比，减少到6小时。

3. Ochre Bio
成立于: 2019 | 总部: 英国牛津

Ochre Bio是为了纪念诺贝尔奖得主西德尼·布伦纳的工作而命名的。这位已故科学家在基因组中发现了三种类型的终止密码子，分别被命名为Amber、Opal/Umber、Ochre。

该公司专注于开发治疗肝病的RNA疗法，肝移植是这类疾病最终的治疗手段。为了帮助发现这些疾病的靶点，Ochre Bio从1000多个捐赠的人类肝脏中产生了大量空间基因组学和单细胞测序数据，并正在用AI构建人类肝脏，用于药物开发。

2022年10月，Ochre Bio在首轮融资中筹集了3000万美元，用于其在人体肝脏的空间基因组研究开发候选药物。然后，该公司将在美国的设施中测试其第一批RNA治疗候选药物。

4. S2 Genomics
成立于: 2016 | 总部: Livermore, 美国加利福尼亚州

S2基因组学专注于样品制备系统的开发，以加快单细胞基因测序。这类测序在整个组织样本中提供了比DNA测序更高的分辨率，但由于起始核酸模板量较少，因此更难进行。

通过其Singator 100系统，S2提供了一种自动化方法，能够更可靠地从组织样本中采集单个细胞，同时对细胞产生的压力更小。该公司目前正在欧洲推出Singator 100，其最新目标市场是2023年1月与Bonsai实验室建立合作伙伴关系，共同开发伊比利亚半岛。

S2基因组学也在开发一种将单细胞测序与空间基因组学结合起来的方法。单细胞测序的一个共同缺点是，它不能揭示细胞在提取之前在组织中的位置。S2的技术克服了这一限制，允许用寡核苷酸形式的位置条形码标记单个细胞。

5. Single Technologies
成立于: 2014 | 总部: 瑞典斯德哥尔摩

Single Technologies是由生命科学和光纤光谱行业合作成立的。目前的NGS用于处理样本的维度和通道数量有限。这对于空间测序来说是不够的，空间测序可能需要从3D组织样本的不同位置捕获大量序列。

Single Technologies的测序仪Theta旨在通过基于图像的测序来满足这一需求。该公司还没有透露该设备如何工作的细节，但解释说，Theta使用了纳米流体和共焦显微镜，可以检测单分子。该设备能够对3D组织样本中的DNA分子进行测序，并达到空间基因组学所需的规模。

为了资助其技术开发，Single于2020年12月从当地投资者那里获得了5000万瑞典克朗(合590万美元)的投资。