單細(xì)胞蛋白質(zhì)組學(xué)技術(shù)攻克神經(jīng)免疫研究中的挑戰(zhàn)

神經(jīng)炎癥是對(duì)神經(jīng)組織損傷的一種復(fù)雜生物反應(yīng)，它在神經(jīng)退行性疾病中起著關(guān)鍵作用。然而，由于細(xì)胞因子產(chǎn)生的異質(zhì)性和異常的細(xì)胞因子特征，可能很難對(duì)其評(píng)估。
 

 

為此，IsoPlexis開發(fā)了創(chuàng)新性的單細(xì)胞蛋白質(zhì)組學(xué)平臺(tái)，可以對(duì)每個(gè)細(xì)胞的功能進(jìn)行定義，從而深入探討神經(jīng)免疫作用機(jī)制，以加速開發(fā)更有效的治療。

 

如果僅僅是對(duì)細(xì)胞表面表型或RNA轉(zhuǎn)錄水平分析，可能會(huì)錯(cuò)過發(fā)現(xiàn)胞外和胞內(nèi)的功能表型差異，從而無法揭示患者反應(yīng)的生物學(xué)驅(qū)動(dòng)因素。

 

傳統(tǒng)蛋白檢測(cè)技術(shù)往往只能分析樣本中所有細(xì)胞分泌的蛋白平均水平，而IsoPlexis技術(shù)通過定義每個(gè)細(xì)胞的功能表型，可發(fā)現(xiàn)傳統(tǒng)方法無法發(fā)現(xiàn)的細(xì)胞個(gè)體差異，從而揭示神經(jīng)炎癥和神經(jīng)毒性的細(xì)胞功能機(jī)制。已有研究表明，每個(gè)異質(zhì)性免疫細(xì)胞產(chǎn)生的某些特定細(xì)胞因子對(duì)于疾病發(fā)生發(fā)展至關(guān)重要。IsoPlexis單細(xì)胞功能蛋白組學(xué)技術(shù)有助于實(shí)現(xiàn)單細(xì)胞水平上的神經(jīng)炎癥特征分析。

 

下面我們將重點(diǎn)介紹利用我們的技術(shù)解決的三個(gè)挑戰(zhàn)/應(yīng)用：

 

應(yīng)用1 - 了解神經(jīng)炎癥的疾病進(jìn)展機(jī)制

功能表型揭示了額顳葉變性（FTLD）患者的外周血單核細(xì)胞差異

 

由于免疫細(xì)胞的功能異質(zhì)性和免疫反應(yīng)的復(fù)雜性，找到一種可以預(yù)測(cè)免疫治療效果和不良反應(yīng)的生物標(biāo)志物往往非常困難。使用IsoCode單細(xì)胞芯片與蛋白質(zhì)條形碼技術(shù)，研究人員可以對(duì)單個(gè)活細(xì)胞分泌的多達(dá)30+種蛋白質(zhì)進(jìn)行分析，從而準(zhǔn)確評(píng)估每種免疫細(xì)胞的多功能異質(zhì)性。

 

IsoCode單細(xì)胞芯片

 

通過IsoPlexis單細(xì)胞分泌蛋白質(zhì)組技術(shù)研究FTLD疾病機(jī)制，揭示：

1.在FTLD患者中CD14+CD16-和CD14+CD16+單核細(xì)胞的分泌蛋白組呈現(xiàn)多樣化趨勢(shì)。

 

 

2.與健康對(duì)照組相比，F(xiàn)TLD患者的單核細(xì)胞亞群多功能性顯著增加。

 

 

3.具有獨(dú)特細(xì)胞因子特征的炎性多功能單核細(xì)胞亞群的增加，可能為FTLD特有的外周血免疫病理生物標(biāo)志物奠定了潛在基礎(chǔ)。

 

應(yīng)用2 – 固有免疫在多發(fā)性硬化（MS）發(fā)病機(jī)制中的作用

用功能表型評(píng)估MS中功能失調(diào)的固有免疫細(xì)胞亞群

 

微生物群和固有免疫在多發(fā)性硬化（MS）疾病進(jìn)展中的作用仍不清楚。有研究報(bào)道，與健康人相比，MS患者血液中微生物脂質(zhì)的水平顯著降低，而該脂質(zhì)可以通過TLR2刺激固有免疫細(xì)胞，提示MS患者的微生物群固有免疫調(diào)節(jié)功能缺陷。研究人員認(rèn)為，由此產(chǎn)生的TLR2反應(yīng)性增強(qiáng)在MS疾病進(jìn)展中有重大影響。

圖示：TLR2介導(dǎo)的免疫耐受對(duì)MS發(fā)病機(jī)制的影響

 

這項(xiàng)研究的目的是利用各種技術(shù)方法來表征MS患者的TLR2反應(yīng)特點(diǎn)。作者比較了26例MS患者和32例健康供者作為對(duì)照，發(fā)現(xiàn)研究中50%的MS患者對(duì)TLR2刺激的反應(yīng)性增強(qiáng)，而健康對(duì)照組僅有9.3%。更重要的是，TLR2反應(yīng)增強(qiáng)的患者中包含高比例的MS惡化患者，其中一部分對(duì)適應(yīng)性免疫系統(tǒng)靶向療法無效。這些結(jié)果有助于進(jìn)一步了解固有免疫在MS中的作用。

 

 

該研究要點(diǎn)：

• IsoPlexis單細(xì)胞分泌蛋白組發(fā)現(xiàn)了一種與MS病理和治療相關(guān)的Toll樣受體（TLR），以前從未發(fā)現(xiàn)。

• TLR2反應(yīng)增強(qiáng)的MS患者，有比較大的概率出現(xiàn)疾病惡化。

• 鑒于單核細(xì)胞多功能性可以揭示不同形式疾病對(duì)治療反應(yīng)的差異性，因而可用于MS患者分層，突顯了單細(xì)胞蛋白質(zhì)組學(xué)技術(shù)的強(qiáng)大。

 

應(yīng)用3 - 神經(jīng)毒性和免疫相關(guān)不良事件（IRAEs）的生物標(biāo)志物

CAR-T細(xì)胞回輸患者前的產(chǎn)品指標(biāo)與3級(jí)以上細(xì)胞因子釋放綜合癥（CRS）有獨(dú)特的關(guān)聯(lián)性

 

已有研究報(bào)道，CAR-T細(xì)胞治療后，IL-15升高和CAR T細(xì)胞的擴(kuò)增與非霍奇金淋巴瘤（NHL）的治療結(jié)局有關(guān)。然而，回輸前CAR產(chǎn)品的T細(xì)胞功能與臨床結(jié)局的相關(guān)性尚無報(bào)道。

 

在這項(xiàng)研究中，在NHL患者回輸CD19 CAR-T產(chǎn)品前的單細(xì)胞蛋白質(zhì)組分析表明，CAR-T產(chǎn)品含有多功能性T細(xì)胞亞群，可產(chǎn)生多重免疫反應(yīng)，且回輸前CAR-T細(xì)胞產(chǎn)品的T細(xì)胞多功能性指數(shù)（PSI）與臨床反應(yīng)顯著相關(guān)。此外，PSI與CAR-T細(xì)胞擴(kuò)增或治療前血清IL-15的升高相結(jié)合，也與NHL患者的臨床結(jié)局顯著相關(guān)。

 

Kite Pharma開發(fā)的CD19 CAR-T細(xì)胞治療產(chǎn)品在回輸患者前，

通過IsoPlexis技術(shù)檢測(cè)細(xì)胞多功能指數(shù)（PSI）示意圖

 

回輸前CAR-T細(xì)胞產(chǎn)品的多功能指數(shù)（PSI）與NHL患者的臨床預(yù)后及>3級(jí)CRS的相關(guān)性

 

IsoPlexis功能蛋白質(zhì)組學(xué)技術(shù)的重點(diǎn)以及與CRS的相關(guān)性:

• · IsoPlexis單細(xì)胞分泌組揭示了炎癥功能表型結(jié)合CAR峰值或治療前血液中IL-15水平，與3級(jí)以上的神經(jīng)毒性（NT）相關(guān)。

• · IL-17A的細(xì)胞多功能指數(shù)（PSI）結(jié)合D0天IL-15水平與≥3級(jí)NT有顯著相關(guān)性，這表明產(chǎn)生IL-17A的多功能細(xì)胞亞群在神經(jīng)系統(tǒng)毒性中的關(guān)鍵作用。

 

• · 外周血單個(gè)免疫細(xì)胞的分泌譜從根本上影響了對(duì)與免疫療法相關(guān)的不良事件發(fā)生機(jī)制的理解。

 

全自動(dòng)免疫細(xì)胞單細(xì)胞功能解決方案

 

IsoPlexis單細(xì)胞分泌蛋白質(zhì)組解決方案通過分析每個(gè)免疫細(xì)胞的功能性免疫狀況獲取完整的單細(xì)胞功能表征，從而發(fā)現(xiàn)更好的生物標(biāo)志物，并加速醫(yī)學(xué)發(fā)展。通過檢測(cè)罕見的 "超級(jí)細(xì)胞 "亞群，以揭示持久性、效價(jià)強(qiáng)度、穩(wěn)定性等等的功能性生物驅(qū)動(dòng)因素。