單細(xì)胞功能蛋白組分析技術(shù)在新冠疾病機(jī)制及疫苗開(kāi)發(fā)上的應(yīng)用

在新冠疫情影響下，抗病毒感染研究及疫苗開(kāi)發(fā)是全球關(guān)注的核心領(lǐng)域。當(dāng)前，盡管在新冠感染的檢測(cè)、預(yù)防和治療方面取得了顯著進(jìn)展，但以?shī)W密克戎為代表的病毒變種的出現(xiàn)，也警醒研究者們?nèi)祟悓?duì)于病毒的免疫機(jī)制還需更深入研究，為了解新變異病毒、疫苗產(chǎn)生的長(zhǎng)期保護(hù)及防治策略提供有效信息。

Isoplexis 單細(xì)胞功能蛋白質(zhì)組技術(shù)
●首次將單細(xì)胞技術(shù)和功能性蛋白質(zhì)組學(xué)結(jié)合起來(lái)。
●采用獨(dú)特的微流控微室反應(yīng)和抗體條碼技術(shù)，在單細(xì)胞水平對(duì)分泌的多種細(xì)胞因子和胞內(nèi)磷酸化蛋白組等在活細(xì)胞狀態(tài)下進(jìn)行高靈敏多重檢測(cè)分析，對(duì)功能蛋白進(jìn)行定性、定量，以此洞察單細(xì)胞功能異質(zhì)性。
●通過(guò)簡(jiǎn)單易用的生信分析軟件對(duì)單細(xì)胞數(shù)據(jù)進(jìn)行自動(dòng)分析，得到具有指導(dǎo)性的結(jié)果，幫助下一步?jīng)Q策。
 

圖 1：?jiǎn)渭?xì)胞功能蛋白組檢測(cè)原理

IsoPlexis 單細(xì)胞功能蛋白組技術(shù)的應(yīng)用：
●探討新冠病毒感染及疾病發(fā)展的免疫相關(guān)機(jī)制；
●評(píng)價(jià)疫苗誘導(dǎo)的抗原特異性 T 細(xì)胞免疫作用；
●探索疫苗保護(hù)作用持久性的免疫學(xué)指標(biāo)；
●研究疫苗對(duì)新出現(xiàn)的病毒變異株致病產(chǎn)生有效保護(hù)作用及機(jī)制。

 圖 2：IsoLight 全自動(dòng)單細(xì)胞功能蛋白組分析系統(tǒng)

近年來(lái)，已有眾多研究機(jī)構(gòu)采用單細(xì)胞功能蛋白組技術(shù)研究新冠疾病機(jī)制及疫苗開(kāi)發(fā)，并將研究成果發(fā)表在高影響力的期刊上。
 

應(yīng)用 1：通過(guò)單細(xì)胞多組學(xué)技術(shù)探討不同嚴(yán)重程度新冠疾病的發(fā)生機(jī)制

發(fā)表期刊：Cell（2020 年，影響因子 38.637 )

文章：Multi-Omics Resolves a Sharp Disease-State Shift between Mild and Moderate COVID-19

研究單位：美國(guó)西雅圖系統(tǒng)生物學(xué)研究所 James R.Heath 和西雅圖 Swedish 醫(yī)學(xué)中心 Jason D. Goldman

研究成果：利用單細(xì)胞多組學(xué)技術(shù)解析了輕度、中度和重度 COVID-19 病人之間的急劇免疫變化狀態(tài)。其中 IsoPlexis 單細(xì)胞分泌蛋白組學(xué)作為單細(xì)胞蛋白層面和細(xì)胞功能表征的一個(gè)重要補(bǔ)充，研究發(fā)現(xiàn) COVID-19 疾病嚴(yán)重程度與 CD8+ T 細(xì)胞多功能性的非單調(diào)變化相關(guān)，與單核細(xì)胞的多功能性呈正相關(guān)，提示重度新冠病人體內(nèi)先天免疫和適應(yīng)性免疫的嚴(yán)重失衡，導(dǎo)致疾病進(jìn)展。細(xì)胞多功能指數(shù)（PSI）是評(píng)價(jià)病人體內(nèi)先天免疫和適應(yīng)性免疫的一個(gè)很好的綜合性細(xì)胞功能指標(biāo)。
 

應(yīng)用 2：探索與急性新冠感染后遺癥（PASC）發(fā)生相關(guān)的生物學(xué)因素，以助于預(yù)防、監(jiān)測(cè)或指導(dǎo)治療 PASC

發(fā)表期刊：Cell（2022 年發(fā)表，該期刊影響因子 41.582）

文章：Multiple early factors anticipate post-acute COVID-19 sequelae

研究單位：美國(guó)西雅圖系統(tǒng)生物學(xué)研究所 James R.Heath 和西雅圖Swedish 醫(yī)學(xué)中心 Jason D. Goldman

研究成果：對(duì) 309 名 COVID-2019 疾病患者從最初診斷（T1 期）、急病期（T2）到恢復(fù)期（T3 期，2-3 個(gè)月后）縱向多組學(xué)研究發(fā)現(xiàn)診斷初期預(yù)測(cè) PASC 的風(fēng)險(xiǎn)因素。

IsoPlexis 單細(xì)胞功能蛋白組學(xué)技術(shù)幫助分析 PASC 病人體內(nèi)不同免疫細(xì)胞（CD4+、CD8+、NK、單核細(xì)胞）的多功能性，為系統(tǒng)研究 PASC與 T3 階段變化的免疫反應(yīng)及預(yù)后奠定功能基礎(chǔ)。
 

圖 5：不同 PASC 類型病人的免疫細(xì)胞功能表征。

應(yīng)用 3：研究新冠疫苗對(duì)機(jī)體產(chǎn)生的細(xì)胞免疫保護(hù)作用及個(gè)體差異

發(fā)表期刊：JCI Insight（2022 年發(fā)表，該期刊 2020 影響因子 8.315）

文章： In-depth analysis of SARS-CoV-2-specific T cells reveals diverse differentiation hierarchies in vaccinated individuals

研究單位：安德森癌癥研究中心的 Simrit Parmar 研究團(tuán)隊(duì)

研究成果：研究團(tuán)隊(duì)采用 isoPlexis 技術(shù)檢測(cè)新冠疫苗（包括 Pfizer/Moderna的 mRNA 疫苗和強(qiáng)生的腺病毒疫苗）在不同疫苗接種者體內(nèi)產(chǎn)生的 SARS-CoV-2 特異性 T 細(xì)胞分泌細(xì)胞因子情況，來(lái)評(píng)估疫苗產(chǎn)生的細(xì)胞免疫水平及保護(hù)作用，尤其是針對(duì)變異病毒株。此外，還揭示了疫苗保護(hù)作用在人群中的個(gè)體差異，及其與變異病毒突破性感染的相關(guān)性。
 

圖 6：不同疫苗接種者體內(nèi) SARS-CoV-2 特異性 T 細(xì)胞的細(xì)胞因子分泌譜情況。