通过原位电测序对分子和功能细胞状态进行多模态图谱绘制

单细胞基因表达和电生理学的配对映射对于理解电活性组织中的基因-功能关系至关重要。在这里，我们开发了原位电测序（electro-seq），将柔性生物电子学与原位RNA测序相结合，以稳定地绘制毫秒时间尺度的电活动，并在完整的生物网络（包括心脏和神经补片）中分析同一细胞的单细胞基因表达。当应用于人类诱导多能干细胞衍生的心肌细胞补片时，原位电测序能够在细胞水平上对心肌细胞电生理学和基因表达进行多模态原位分析，共同定义细胞状态和发育轨迹。使用基于机器学习的跨模态分析，原位电测序在整个心肌细胞发育过程中识别了基因与电生理学的关系，并基于长期稳定的电测量准确重建了基因表达谱的演变。原位电测序可应用于创建电活性组织的时空多模态图谱，有可能发现负责电生理功能和功能障碍的细胞类型和基因程序。