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空间组学虽发展迅速，但跨样本空间特征比较困难。为解决此问题，研究人员开展 “定量空间细胞 - 细胞共定位框架” 研究，构建 colocatome 分析框架，发现体外组装体能模拟人肺腺癌肿瘤 - 基质空间组织，为研究疾病空间生物学提供工具。
在生命科学领域，肿瘤研究一直是热点话题。随着空间组学技术的兴起，人们对肿瘤微环境（TME）内细胞组织的理解逐渐深入。像多重免疫荧光、成像质谱流式细胞术以及空间转录组学等技术，能够在单细胞分辨率下捕捉空间分辨的分子信息。然而，目前面临着一个棘手的问题：不同研究之间空间数据的分析和比较困难重重。比如在分析细胞亚群时，传统的聚类方法不仅主观、耗时，还依赖人工评估。同时，体外构建的患者来源模型虽在肿瘤研究中应用广泛，但缺乏标准化、定量的方法来与人类肿瘤样本进行空间数据比较，这使得从这些模型中获取临床相关信息受到阻碍。
为了解决这些问题，来自斯坦福大学（Stanford University）的研究人员开展了一项极具意义的研究。他们提出了一种定量框架 ——colocatome 分析，旨在实现不同样本、条件和研究之间空间特征的比较。研究人员利用肺腺癌（LUAD）上皮类器官和来自肿瘤不同区域（边缘与核心）的癌症相关成纤维细胞（CAFs）构建肿瘤 - 基质组装体，并对其进行研究。最终发现，这些组装体能很好地重现人 LUAD 肿瘤 - 基质的空间组织，为研究人类疾病的空间生物学提供了有力工具。此外，通过药物扰动研究，还发现了与耐药相关的空间重排，为探究耐药机制指明了方向。该研究成果发表在《Nature Communications》上，为肿瘤研究领域带来了新的突破。
在研究过程中，研究人员用到了多个关键技术方法。首先是多重免疫荧光成像技术，用于获取样本的图像信息；其次是利用 CELESTA 算法识别细胞状态和亚群，该算法基于细胞的标记表达谱和空间信息，能快速、自动化地完成细胞类型和亚群的识别；最后是 colocatome 分析，通过计算共定位商（CLQ）并进行空间置换和归一化处理，定量评估细胞 - 细胞的共定位情况。
下面来看具体的研究结果：
- 区域特异性 CAFs 在肿瘤 - 基质组装体模型中展现独特空间组织：研究人员构建 CAF - 患者来源类器官（PDO）组装体，通过免疫荧光（IF）发现 TAF - PDO 组装体在基质穹顶周边富集，中心密度低；TCF - PDO 组装体则更均匀分布。这表明成纤维细胞的区域来源会影响癌细胞的空间组织。
- TAF - PDO 和 TCF - PDO 组装体揭示不同的成纤维细胞亚群但癌细胞亚群相似：运用多重免疫荧光 PhenoCycler 技术和 CELESTA 算法，研究人员在组装体中识别出 18 个细胞亚群。TAF - PDO 组装体富含 PDPN+成纤维细胞，TCF - PDO 组装体主要含 αSMA+成纤维细胞，而两种组装体的癌细胞亚群相似且初始细胞比例大多保持不变。
- 定量空间框架分析表明 TAF - PDO 和 TCF - PDO 组装体呈现不同的肿瘤 - 基质空间组织：引入 “colocatome” 概念，计算 CLQ 值并进行置换检验和归一化。结果显示 TAF - PDO 比 TCF - PDO 组装体具有更多肿瘤 - 基质共定位，且多数共定位为负，表明癌细胞与成纤维细胞主要相互分离。
- Colocatome 分析揭示厄洛替尼改变肿瘤 - 基质组装体的空间组织：使用厄洛替尼处理组装体，虽未显著影响细胞密度和亚群比例，但诱导了显著的空间重排，出现许多新的、持续的和敏感的空间共定位特征，提示 TAFs 和 TCFs 可能通过空间重排保护癌细胞免受厄洛替尼影响。
- Colocatome 分析有助于发现治疗耐药的肿瘤 - 基质空间特征：将所有显著的细胞 - 细胞共定位分组构建 “复合肿瘤 - 基质 colocatome”，通过层次聚类分析，验证了已知的癌症 - 成纤维细胞共定位，并揭示了与厄洛替尼耐药相关的新空间特征。
- Colocatome 分析证明肿瘤 - 基质组装体的共定位在 LUAD 临床样本中得到重现：研究人员将组装体中确定的亚群作为指导来分析临床样本，发现组装体能很好地重现临床样本中的细胞亚群，且多数共定位在两者间一致。同时，通过聚类分析发现不同组织学区域与不同组装体的空间特征相关。
- Colocatome 分析为下游功能验证选择合适的体外验证平台提供参考：比较治疗前临床标本和厄洛替尼处理后组装体的空间特征，发现某些细胞共定位与耐药相关，且不同 CAF 来源的组装体中空间特征存在差异，这有助于指导体外验证平台的选择和挖掘潜在的临床相关生物学机制。
在研究结论和讨论部分，研究人员提出的 colocatome 分析为研究 LUAD 中癌细胞与成纤维细胞的空间配置提供了新视角。它可以作为一种空间读数，用于表征、编目和比较体外患者来源模型和临床样本中的细胞 - 细胞共定位集合。此外，该方法还有助于分析其他疾病和复杂组织，对于揭示病理机制和改善治疗反应具有重要意义。不过，研究也存在一些局限性，如体外模型与实际组织存在差异，某些细胞类型的区分可能不够准确等，未来还需要进一步研究加以完善。
