问题描述
解析生命大分子在细胞和组织间的空间分布规律及其与疾病发生发展的关联特征，是关系到下一代创新药物和新型诊断工具研发的重要科学问题。传统分子病理技术存在的检测指标单一、通量低、分辨率低等不足等问题，不但诊断效率低下、总体价格昂贵，而且无法从多维角度探索病理组织微环境全貌，也难以高效挖掘新药靶标和诊断标志物，因此亟需开发多维度、高通量、单分子、单碱基级别的新型空间多维组学系列技术与产品，实现在组织和细胞的原位水平对多重生命大分子（DNA、RNA、蛋白质）的检测与分子空间图谱的绘制。一方面利用单细胞空间组学技术挖掘新型疾病诊断分子标志物与治疗新靶点，另一方面进行下一代分子病理技术的转化开发，为精准诊断与个性化医疗提供新一代的分子病理利器，同时从新维度和视角助力药物靶点和精准诊断标志物的挖掘。
问题背景
疾病的精准诊断是精准治疗的前提，由于疾病的复杂性和人群的异质性，制约了肿瘤等疾病的精准检测和精准治疗。分子标志物匮乏、检测指标单一的传统分子病理诊断是许多疾病，尤其是肿瘤疾病的诊断“金标准”。随着大规模组学技术的诞生，尤其是近几年单细胞测序技术发展和人类细胞图谱计划的开展，使我们对生命的理解已经达到了单细胞、单分子、单碱基的层次，对一些疾病的发生发展、诊断靶标与治疗也有了更多的认识和理解。以单位点低通量的传统病理诊断技术已经无法满足疾病精准诊断的临床进一步需求。因此亟需开发新一代分子病理技术，以更好的推向临床应用，为肿瘤等疾病的精准检测提供更全面、更精细的数据支撑。
最新进展（截止问题发布年度）
目前聚焦空间多维组学技术平台开发的相对比较少，主要以欧美国家为主，有10x Genomics公司的Xenium平台、Vizgen公司的MERSCOPE平台、Nanostring公司的CosMx平台及BGI的Stereo-seq。此几种平台在技术原理上有所区别，但其检测内容主要聚焦在转录组即基因表达层面，且捕获率低、在其他组学层面（如基因组，蛋白组，表观组，点突变等）检测能力不足，此外还因其仪器设备昂贵，检测费用高等问题，导致不适用临床检测与分子病理的应用，目前仅适合用于基础科研。
空间多组学技术的开发将实现生物大分子的多维可视化，但由于各类生物大分子的生化特性与检测手段差异较大，在同一个细胞中实现同步可视化仍面临很多的技术挑战，这也是本项目关键核心技术尚需进一步提升的地方。一方面，由于DNA与RNA两种核酸物质的热稳定性差异较大，实现同步检测需兼容两者的分子动力学特性，优化出最佳的生化反应条件与检测流程。另一方面，目前针对蛋白质的原位检测仍依赖于抗体，而抗体的特异性与种属选择的局限性使同步检测多重蛋白变得困难，需要依托于系统化的蛋白工程平台筛选出更多更特异性的抗体。重要意义
1、空间多组学是目前生命科学领域中很前沿的技术，也是近两年生物技术产业中很热门的赛道。不过目前此技术的发展与产业化我国落后于欧美国家。对新型空间多维组学技术的开发，可以更好的应用于基础科研与临床医学，做出更多的国际一流原创性的科研成果与仪器设备。
2、多维空间组学技术是推动下一代分子病理技术的核心板块，依托其更高的检测通量，更全的遗传层次等技术优势，能满足更多疾病、更多场景的分子病理检测需求，为大健康与精准医疗提供新的解决方案，从而实现更多的社会价值与经济价值。
