26 日，中央研究院生醫轉譯研究中心舉辦的「單細胞與空間組學新知研討會」，一整天安排數場緊湊的技術與應用專題，串聯從細胞治療到空間基因體學、從高維度影像到數位病理的完整技術譜系。來自產學界的講者，包括世基生物醫學、中研院生醫轉譯中心、萊富生命科技、新學社科技、Miltenyi Biotec、騰達行、伯森生技與亞洲準譯等，共同展示單細胞與空間組學如何走向腫瘤與免疫精準醫療的實際應用。
核心設施串連技術與應用，建立空間組學研究基礎
中研院生醫轉譯研究中心核心共儀設施專案經理陳宜婷，介紹核心設施的背景與定位。生醫轉譯研究中心自 2019 年進駐國家生技園區後，持續建置關鍵儀器與技術平臺，服務對象涵蓋院內外學研單位、醫院以及國內外生技與製藥產業，希望成為串聯基礎科研與臨床應用的支點。
她將平臺服務歸納為多個面向，包括高階多維度影像分析、細胞分析與分選、外泌體與分子分析、數位病理分析以及自動化高通量影像與藥物篩選等，並強調團隊提供「一站式專案服務」與合作研發計畫，讓研究者可以從樣本前處理、儀器操作到資料分析，都獲得系統性的支援。在空間體學方面，中心已建置單細胞分析系統與多家廠牌的空間轉錄與影像平臺，並開放代操作服務，以降低技術門檻與建置成本。
陳宜婷強調，生醫轉譯研究中心核心共儀設施並不只是一間「儀器房」，而是希望透過教育訓練、技術研討會、專案諮詢與合作開發計畫，形成一個支援單細胞與空間組學的生態系。目前平臺上除了一般分子與細胞分析儀器，也已建置 BD Rhapsody 等單細胞系統、空間轉錄體平臺以及多種高階顯微與數位病理系統，並提供代操與客製化分析服務，讓研究團隊可以在不自行建置大型硬體與人力的前提下，進行高階單細胞與空間體學實驗。她表示，透過與企業及學研單位的合作，希望能同時降低研究成本、加速新藥與診斷工具開發，也為台灣在精準醫療與轉譯研究上建立更紮實的技術基礎。
空間基因體學可以在切片上保留基因表現的座標資訊
研討會的主題演講由世基生物醫學副總經理郭榮哲揭開序幕。他指出，團隊在推動新技術時「一方面要積極爭取機會，一方面也不能退縮」，強調在當前生醫與免疫治療迅速演進的背景下，單細胞與空間體學已成為評估療法反應與疾病機制的重要工具。
郭榮哲以實際案例說明，從傳統 NGS 只能看到「平均訊號」，到空間基因體學可以在切片上保留基因表現的座標資訊，讓研究者同時掌握「表達多少」以及「發生在哪裡」。他解釋，利用空間轉錄體技術，切片表面可被劃分成密集的長方格，每一格同時記錄其內所有基因的表現，再透過晶片與條碼設計將這些資訊對回原始組織位置，於是單一切片就能呈現完整的空間基因表達地圖。
不過，若要真正回到「單細胞」層級，他指出仍需結合影像與 AI 分析，進一步將空間格點還原成單顆細胞的實際輪廓與坐標，才能「形成一顆細胞來得到真正單細胞的空間基因體實像」，並已在實際專案中嘗試以這樣的策略進行復原與分析。對他而言，空間體學的價值不只在於圖像漂亮，而是能回應臨床上「哪些細胞、在什麼位置、以什麼組合」真正影響治療結果。
多重光譜、AI 影像分析技術，配合快速掃片，大幅縮短操作時間
接續在影像端，萊富生命科技產品經理胡燕真介紹 S1000 與 M7000 多重光譜螢光影像系統與 AI 分析實務。她先以 M7000 為例說明，這套系統結合自動化載臺與高階 NVIDIA GPU，可在短時間內完成大範圍掃描。實際展示中，機器掃描 88 片切片並重建成完整的全片影像，約只需 29 秒，顯示其在高通量掃片與培養盤 screening 上的效率。
S1000 則是一套光譜型顯微系統，透過光譜分解與軟體 unmixing，能在一次實驗中同時分辨多種重疊光譜的螢光訊號。胡燕真指出，過去若要做多色免疫染色，研究者常被「抗體濃度不好調、螢光干擾嚴重、panel 設計複雜」等痛點綁住，如今藉由光譜檢測與自動化分析，9 色、甚至更多顏色的 panel 能在數小時內完成，從原本可能需要兩天的大量手動操作，縮短為一個下午即可取得結果。
她也分享國際實驗室的實務案例：透過組織微陣列（Tissue Microarray, TMA）結合多重免疫染色，建立一套免疫檢查點 panel，用以解析不同癌種中 PD-1、PD-L1 等標記在腫瘤與免疫細胞間的空間分布，協助區分「免疫冷區」、「免疫熱區」等腫瘤微環境型態，進一步與病人對免疫檢查點抑制劑的反應作連結。這類以多重光譜影像結合 AI segmentation 的分析流程，也成為空間體學實務上重要的一環。
TREKKER 並不是取代既有單細胞與空間平台，而是設計成一個萬用橋接前處理工具
TaKaRa 代理商騰達行產品處長翁子洋從單細胞與空間轉錄體前端切入，說明 TaKaRa 併購的 Curio Bioscience 推出的 TREKKER™ 單細胞空間定位套組如何把既有的單細胞 RNA 定序結果「貼回」組織空間。他先點出目前多數空間轉錄體技術在解析度與視野之間的折衷：雖然能看到基因表達的空間分布，但每個 spot 通常包含多顆細胞，很難說清楚是哪一種細胞在貢獻訊號。
TREKKER™ 的核心概念，就是在維持單細胞解析度的前提下，替傳統單細胞實驗補上空間座標。實驗流程先照一般方式完成單細胞建庫與分群，再在細胞表面加上帶有獨特編碼的標記，之後將這些已標記的細胞貼附到具空間條碼的載體上，同步讀出空間條碼與原來的單細胞條碼，於是每一顆出現在 UMAP 某個 cluster 裡的細胞，都可以對應到實際組織中的具體位置。
翁子洋強調，TREKKER™ SINGLE-CELL SPATIAL MAPPING KIT 並不是要取代既有的單細胞與空間平台，而是設計成一個「平台無關」的橋接前處理工具，大約只需多花兩到三小時就能嵌入原有工作流程，還能接上像 BD Rhapsody 等不同廠牌系統，對於已經累積大量單細胞資料、又想開始加入空間資訊的實驗室來說，是相對務實的過渡做法。
他以腫瘤標本為例，展示如何藉此觀察特定「惡性」細胞族群是否集中於特定區域，以及其周邊免疫或基質細胞的分布，補足傳統單細胞缺乏空間脈絡的不足。騰達行也同步提供從細胞保存、標記、建庫到 QC 的整體方案，希望降低實驗室首次導入這類單細胞空間 mapping 技術時的試錯成本，讓前端樣本品質更穩定，後端再與 Maxima 2D/3D 等影像平台整合，完成從單細胞到空間組學的串聯。
在二維與三維之間補上缺口，判斷特定免疫細胞是否真正深入腫瘤核心
在單細胞影像平臺部分，Miltenyi Biotec 資深應用技術專員陳韋伶先從現有影像技術的「尺度落差」談起：傳統螢光顯微鏡具備奈米到微米等級的高解析度，卻難以在大範圍內同步觀察整個器官；相反地，動物影像可以看到整體個體甚至全身分布，但無法解析到細胞層級。
她介紹的 MACSima 空間影像平臺，正是要在這兩者之間補上空白。以 2D 平臺為例，只需一片組織切片，即可透過自動化染色與拍攝，完成數十種標記的高維度影像擷取；3D 平臺則是針對較厚的組織或腫瘤球體，提供光片或其他三維成像方式，讓研究者可以在立體空間中觀察細胞群的分佈與互動。
延續這個思維，陳韋伶進一步示範如何把流式細胞術慣用的 gating 分析，帶進三維空間。平臺可將大量細胞依功能狀態分群，研究者能先在數據空間中進行多層次 gating，篩選出關心的細胞族群，再將這些結果映射回三維「球體」視覺化場景中，每一個點代表一顆細胞，並且可計算腫瘤細胞與其他細胞之間的距離分布。
她舉例說明，這樣的距離分析可以用來判斷特定免疫細胞是否真正深入腫瘤核心，或只停留在周邊，協助評估免疫細胞浸潤與抑制性微環境的關係。對腫瘤研究而言，這類將「多維度特徵」與「空間位置」結合的分析，有助於從功能與位置兩個面向重新定義細胞族群。
冷泉港攜手新析生技：以光標定技術打造模組化空間蛋白體與基因體解決方案
在高階影像與空間分析平臺的介紹中，冷泉港生物科技專案經理許譽騰則從「服務平臺」的角度，補上了實驗室與國際空間基因體解決方案之間的那一塊連結。他說明，冷泉港目前主力經營兩大服務平臺，一個是與新析生技（Syncell）合作、以光學標記與雷射擷取為核心的空間蛋白體與轉錄體平台；另一個則是以國際廠牌的空間病理與空間基因體技術為基礎，提供從 RNA、蛋白到空間轉錄體的一整套分析流程，目的是讓研究者「不用自己買整套儀器，也能完整做完空間實驗」。
他提到，這些工具大致可分成三個模組：全轉錄體或大 panel 的空間基因體掃描、針對目標區域的高解析度分析，以及可同時偵測 RNA 與蛋白的多重模式，希望透過模組化的方式，讓研究設計更有彈性。
新析生物科技應用研究員張傳偉則從「Novel Platform」出發，分享公司如何布局從基因到蛋白層級的高複雜度分析工具。他指出，從基因到轉錄體再到蛋白質功能，資訊的「複雜度」是層層放大的，特別是蛋白在細胞中的組合與分布，更是理解功能與疾病機制時不可或缺的一塊，因此公司整體平臺的設計，都是圍繞著如何在合理的解析度下，抓到對生技與醫學研究真正有用的蛋白資訊。
他提到，自家的技術組合大致可以分成兩路：一條是較為傳統、以抗體為基礎的檢測方式，依賴大量「body-based」試劑來鎖定特定標的；另一條則是以光標定（photolabeling）為核心的創新平臺。所謂光標定，是在商用雷射系統上疊加自家開發的模組與控制軟體，讓使用者能在影像上直接圈選有興趣的區域（region of interest），系統便會按照使用者定義的範圍，以雷射進行精準的光化學標記。
張傳偉形容，這個流程的典型使用方式，就是先利用顯微影像或其他染色結果判斷哪裡是關鍵區域，再透過軟體「Define the region」，由儀器自動完成標記，後續再把已標記區域交給下游的分析系統去做更深入的分子層級解析。
金屬同位素多重染色與 IMC，帶有單細胞解析度並保留空間資訊
新學社科技產品經理許棠惠介紹金屬同位素標記相關技術，包括 CyTOF 技術及其延伸的 IMC（Imaging Mass Cytometry）。她回顧，2017 年推出的 IMC 技術，結合金屬標記抗體與質譜偵測，可在組織影像上實現所謂的「空間蛋白體學」。
她解釋，CyTOF 技術的做法是把傳統螢光抗體上的螢光染料，替換成不同質量的金屬同位素，透過電漿將細胞汽化後，只有金屬離子被偵測，因此各通道之間幾乎沒有互相干擾，也不會受到自體螢光影響。相較於多色螢光染色需要大量時間調整補償（compensation)，金屬標記的訊號是以「計數」方式呈現，使得一次偵測 40 到 50 個以上標記在技術上可行。
然而，傳統 CyTOF 仍需將組織打散成單細胞懸浮液，導致空間資訊流失。許棠惠指出，IMC 則是把同樣的金屬標記概念應用在組織切片上，透過雷射逐點燒蝕切片，再以質譜讀出對應位置的金屬訊號。雖然原始數據是「黑白」強度圖，但後續可以在影像軟體中套色，將各標記還原成直觀的多重染色影像。她補充，相關技術已被國際期刊評為 2024 年最具影響力、足以帶動後續數年趨勢的空間生物學工具之一。
以條碼讀出上千基因的空間座標，同時看到「組織結構」、「單顆細胞」及「單一轉錄體」三個層級
在空間轉錄體技術方面，伯森生技應用科學家黃常宇介紹了 MERSCOPE™ Ultra 平臺與其核心 MERFISH 技術。她說明，MERFISH 的概念是先為欲偵測的每一個基因指定一組二進位條碼，由 1 與 0 組成。實驗過程中，系統分多輪注入螢光探針，每一輪只有部分基因會被標記發光；當十多輪的影像都收集完畢後，便可根據各輪「亮」與「不亮」的組合，還原每顆訊號點對應的是哪一個基因。
為了確保解碼的正確性，MERFISH 採用類似通訊理論中的 Hamming distance 設計條碼，即便中間有少數錯誤，也能透過容錯與自動錯誤校正維持辨識準確度。黃常宇展示的實際影像，從整片組織一路放大到單一細胞，再放大到細胞內密集的轉錄點，顯示這套系統能在同一次實驗中同時看到「組織結構」、「單顆細胞」以及「單一轉錄體」三個層級。
在資料層面，每次實驗都會產生包含每個轉錄點 XY 座標、細胞邊界、以及每顆細胞所包含基因與其計數的 metadata，研究者可使用常見的單細胞分析流程（如 UMAP、cluster 分群等），再把結果映射回空間位置。她也特別強調，相關分析管線以開源軟體為主，即使沒有生物資訊背景，也可以在廠商協助下從零開始上手。
在應用範例中，她提到一項針對免疫檢查點治療病人的研究，利用空間基因體學來區分應答者與非應答者不同的免疫微環境，從 CD8 T細胞、抑制性細胞到免疫檢查點分子的空間分布，都成為推論療效關鍵的線索。黃常宇指出，這樣的空間訊息有助於把病人分成更細緻的亞群，為未來精準免疫治療的設計提供依據。
精準定位與固定組織，為癌症研究打下更穩定的影像與定量基礎
最後，在數位病理與標準化控制方面，亞洲準譯行銷經理楊儒蔚介紹 AVITI 技術在癌症研究中的應用。他說明，AVITI 的核心在於精準定位與固定組織，同時保留蛋白與核酸適合後續染色與檢測的品質。以人類脂肪組織為例，系統可以在固定狀態下保留細胞結構，並透過後續蛋白染色與分析，清楚呈現不同細胞型態與其分布。
在腫瘤研究上，他指出，若搭配特定腫瘤基因相關標記，AVITI 可協助研究者在切片上標示出癌細胞富集區域與周邊微環境的差異，對於建立標準化的參考樣本與評估試劑表現具有價值。他也提到團隊正開發標準品與陰性對照組等配套，期望讓這類技術更容易納入常規研究與未來的臨床驗證流程。
台灣單細胞與空間組學正走向「整合」之路
從這一整天的議程可以看出，單細胞與空間組學已不再只是單一儀器或單一技術的問題，而是橫跨樣本處理、影像與基因體平台、AI 分析到臨床應用的完整鏈結。世基生物醫學從細胞治療與空間體學談起，指出在臨床決策中理解「細胞在什麼位置做什麼事」的重要性；產業界講者則分別提供從多重光譜影像、金屬同位素多重染色、空間轉錄體到數位控制標準品等多種解決方案，試圖讓這些技術真正落地於研究現場。
對中研院生醫轉譯研究中心而言，這場「單細胞與空間組學新知研討會」既是技術交流，也是盤點自身核心設施角色的機會。如何在未來進一步整合各家平臺資料、發展在地的分析流程與實驗設計能力，並將這些能力與臨床問題更緊密地連結，將會是台灣在單細胞與空間組學領域持續前進的關鍵。
