3月29日，中国科学院上海营养与健康研究所李虹研究团队在国际学术期刊Genome Biology在线发表了题为“SOAPy: a Python Package to Dissect Spatial Architecture, Dynamics and Communication”的研究论文。该研究推出了一款基于Python的空间组学集成分析工具包SOAPy，为解析空间微环境提供了多样化的分析策略。

组织结构与微环境对于维持器官正常生理功能和疾病发生发展都起着极为关键的作用。近年来，空间组学实验技术的迅猛发展使在组织原位上高通量捕获单细胞层面的分子特征成为可能,深化了科学家对组织微环境的理解。李虹研究组前期运用计算手段对肝癌组织的空间转录组和蛋白质组数据深入解析，破译了肝癌成纤维细胞的表达异质性、功能多样性、空间分布和细胞间通讯（Genome Med 2024, 16(1):98.）；全面阐述了不同尺度空间特征的计算方法，及对癌症基础研究和转化医学研究的影响（NPJ Precis Oncol 2025, 9(1):68）。然而，空间组学数据的复杂性也带来了计算挑战，现有的分析方法较为零散，迫切需要一个对微环境空间结构进行综合分析的工具包。

SOAPy通过整合现有高性能算法与自主开发新方法，构建了一个灵活且多功能的分析框架。SOAPy通过灵活的预处理模块，兼容多种空间组学平台的数据；从空间域识别、空间表达趋势、时空表达模式、细胞共定位、多细胞生态位及细胞间通讯六个维度，系统解析空间组学中的常见问题。利用多种空间组学技术的数据集对SOAPy进行了测试，验证了其在肿瘤和发育等多种应用场景下解析细胞和基因空间分布模式的优越性。例如，SOAPy针对细胞间通讯和受配体相互作用设计了新的度量指标，与已有方法相比显著降低了假阳性并成功推断了分泌型LR介导的远距离相互作用和接触型LR介导的近距离作用；通过SOAPy的空间结构模块可定义肿瘤微环境中的细胞微生态，量化肿瘤的空间异质性并发现与患者预后相关的微生态；将SOAPy的时空分解模块应用于小鼠胚胎发育和肝损伤，可捕获时间和空间引起的基因表达变化。综上，SOAPy为解析组织结构和微环境提供了有效的工具，相关代码可从PyPI（https://pypi.org/project/SOAPy-st/）或GitHub（https://github.com/LiHongCSBLab/SOAPy）下载。

中国科学院上海营养与健康研究所李虹研究员为本论文通讯作者，博士研究生王鹤锜和李家荣为本论文共同第一作者。该研究得到国家自然科学基金项目、上海市级科技重大专项及中国科学院青年创新促进会等项目的资助，同时得到研究所王振、李于和章海兵研究员、所级公共技术中心形态与空间多维组学技术平台陈瑜洁工程师的大力支持。研究使用的所有组学数据均来自公开发表的数据集。

文章链接：

https://genomebiology.biomedcentral.com/articles/10.1186/s13059-025-03550-5

图：面向空间组学的微环境解析工具包SOAPy，包括预处理、空间分子动力学、空间结构和空间通讯四个模块。

推送部门：李虹研究组、科技规划与任务处