空間轉錄組學（Spatial transcriptomics）於2020年被《Nature》評選為年度方法，彰顯其對理解基因調控機制及健康影響的重大貢獻。時至今日，空間轉錄組學仍持續深化我們對各類疾病的認識，特別是在癌症研究方面。該技術使研究人員能夠解析癌症發展的潛在機制，並了解特定療法如何影響腫瘤細胞的基因表達。

螢光掃描在空間轉錄組學中的關鍵角色

在空間轉錄組學中，螢光掃描是核心步驟之一，它使研究人員能夠深入理解組織樣本中的基因表達模式。然而，現今的螢光顯微鏡仍受限於光學技術、處理通量及設備複雜度。因此，全球的顯微核心設施正積極提升自動化、通量及操作介面，以提升分析效率，同時確保影像品質。

歐洲分子生物學實驗室（EMBL）羅馬分部的顯微鏡部門負責人Alvaro Crevenna博士，領導著專門協助研究人員進行樣本成像的機構。該團隊關注表觀遺傳學和神經科學兩大研究領域，主要使用小鼠作為模型動物。

在這些研究中，組織成像是關鍵需求，固定組織樣本佔據了99%的比例。但當Crevenna於2019年加入該機構時，現有的三台設備都不適合進行組織成像，導致研究人員在處理樣本時耗費大量時間。

尤其，神經生物學領域常用來監測與記錄神經元活動的微型顯微鏡（mini-scopes）或雙光子顯微鏡（two-photon scopes），需要切片大腦組織，確認病毒是否成功注入。過去使用手動尋找目標區域（ROI）進行高解析掃描的過程十分耗時，研究人員迫切需要一個更高效且準確的影像掃片系統，以應對大量樣本處理需求。

在尋找最佳的自動掃片機時，Crevenna考慮並試用了多種設備，最終選擇了EVIDENTSLIDEVIEW™ VS200研究級玻片掃描系統，主要因其高度靈活性，能夠同時執行預覽影像（overview imaging）與螢光掃描（fluorescence scanning），並且內建AI引導的組織偵測演算法，能夠快速且準確地識別組織區域與感興趣區域（ROI），大幅減少研究人員的操作時間與精力。

「我們在這裡的主要影像需求來自於組織影像學」， Crevenna表示，VS200 掃描系統具備更高的處理通量。且相較於同類型設備，能夠在夜間自動執行影像處理，使研究人員在隔日能夠直接獲取數據，提升10倍以上的工作效率，並大幅減少白天的手動處理時間。VS200 也具備卓越的光學性能與簡單易用的操作介面，研究人員通常在40分鐘內即可完成訓練並獨立操作，大幅降低設施的訓練成本與負擔。

而這些特性對於 EMBL Rome 開發創新技術非常重要，例如原位測序（in situ sequencing）技術在空間轉錄組學中的應用。VS200 掃描系統成為 EMBL 研究的重要工具，以協助實現高效且精確的數據處理。

拓展空間轉錄組學的技術極限

空間轉錄組學能夠視覺化基因表達模式，揭示組織中的細胞多樣性與結構組織。然而，目前技術受限於視覺化的通道數量，影響了對單一組織樣本中更大範圍基因的分析能力

EMBL Rome 團隊希望突破這一限制，特別是在神經科學與表觀遺傳學研究中，擴展視覺化的螢光通道數量，並開發自動化數據分析流程，以提升數據處理效率。

例如透過 DAPI、Cy3 和 Cy5 三種螢光通道，空間轉錄組學技術揭示了小鼠腦組織中的 RNA 分佈情況。

傳統顯微鏡通常僅能同時觀察約5種波長，然而，VS200 掃描系統的多重檢測（multiplexing）技術與組合式觀察方法（combined observational methods），則能夠大幅提升可視波長數量，進而提高基因表達分析的準確度與效率。

EMBL Rome 團隊更與  EVIDENT合作，計劃進一步提升可同時觀察的通道數量至11種，未來甚至可能突破更高的限制。

盼提升全球空間轉錄組學研究能力

此外，團隊正在開發自動化數據分析流程，以便研究人員更快速地解析影像結果。他們同時探索「基礎計算超解析」（computational super-resolution）**方法，以進一步增強數據品質。EMBL Rome 計劃將 VS200 掃描系統整合至空間轉錄組學服務平台，不僅限於單樣本自動化，而是並行處理樣本準備流程，以提升玻片掃描的通量，並將研究成果以開放方式提供給社群。 透過這些技術創新與合作，EMBL Rome 不僅推動了神經科學與表觀遺傳學的發展，更為空間轉錄組學領域帶來新的可能性，助力全球科學界更深入地探索基因表達的奧秘。

^{作者：應用研究部高級專員 易德明／編輯：楊雅棠}