單細(xì)胞測(cè)序技術(shù)實(shí)現(xiàn)了在單個(gè)細(xì)胞水平上，對(duì)基因組、轉(zhuǎn)錄組、表觀組進(jìn)行高通量測(cè)序，能夠揭示單個(gè)細(xì)胞的基因結(jié)構(gòu)和基因表達(dá)狀態(tài)，是研究細(xì)胞異質(zhì)性的強(qiáng)有力工具。但是某些細(xì)胞異質(zhì)性的主要來(lái)源可能并不與轉(zhuǎn)錄組密切相關(guān)。而介導(dǎo)生理功能的蛋白質(zhì)網(wǎng)絡(luò)通常是細(xì)胞異質(zhì)性的來(lái)源；在可以精確、全面的研究單細(xì)胞蛋白質(zhì)技術(shù)出現(xiàn)之前，單細(xì)胞中的蛋白質(zhì)水平通常是從轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)等間接替代品中推斷出來(lái)的。要精準(zhǔn)理解細(xì)胞在生物體復(fù)雜環(huán)境中的表型和功能，必須使得單個(gè)細(xì)胞的蛋白質(zhì)水平表達(dá)從基于mRNA豐度的推斷轉(zhuǎn)變?yōu)檎鎸?shí)意義上的測(cè)量。近幾年在這個(gè)領(lǐng)域涌現(xiàn)出許多成熟的單細(xì)胞蛋白組定量技術(shù)，在蛋白豐度檢測(cè)、轉(zhuǎn)錄修飾和翻譯后修飾方面很好第填補(bǔ)了單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組學(xué)的空白。
 

單細(xì)胞蛋白組從單細(xì)胞維度可以對(duì)蛋白進(jìn)行定性和定量分析來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)蛋白質(zhì)表達(dá)模式和功能模式的探索，揭示細(xì)胞個(gè)體之間的精細(xì)差異，為深入認(rèn)識(shí)疾病發(fā)病機(jī)制提供更精準(zhǔn)的見解，進(jìn)而加速精準(zhǔn)醫(yī)療先進(jìn)療法的發(fā)展。
 

由于蛋白質(zhì)種類多樣、結(jié)構(gòu)復(fù)雜，功能動(dòng)態(tài)可變等特殊性質(zhì)， 蛋白質(zhì)組學(xué)研究遠(yuǎn)比基因研究要復(fù)雜和困難得多。目前還沒(méi)有在單細(xì)胞水平上進(jìn)行全蛋白組分析的工具，但市面上有多種多樣不同細(xì)分領(lǐng)域的單細(xì)胞蛋白組分析方法，包括以下幾個(gè)技術(shù)流派為代表的技術(shù)：1）質(zhì)譜技術(shù)（SCoPE-MS）；2）基于抗體的策略（流式細(xì)胞術(shù)、單細(xì)胞蛋白免疫印記scWestern、微流控技術(shù)）；3）基于PCR免疫分析的Proseek Multiplex技術(shù)等。這些不同的技術(shù)在檢測(cè)的靈敏度、覆蓋度、通量或特殊應(yīng)用領(lǐng)域都各有特色，從不同層面與其它單細(xì)胞蛋白質(zhì)技術(shù)或其它組學(xué)相互補(bǔ)充，為胚胎發(fā)育、干細(xì)胞分化、腫瘤異質(zhì)性、耐藥機(jī)制及免疫療法等提供重要的生物學(xué)意義。今天我們將為大家介紹一個(gè)對(duì)免疫和腫瘤研究非常有幫助的技術(shù)工具——IsoPlexis的單細(xì)胞功能蛋白質(zhì)組學(xué)技術(shù)。
 

在機(jī)體免疫應(yīng)答過(guò)程，免疫細(xì)胞會(huì)分泌多種不同功能的細(xì)胞因子參與免疫應(yīng)答的啟動(dòng)和調(diào)節(jié)。IsoPlexis的單細(xì)胞功能蛋白質(zhì)組學(xué)技術(shù)致力于對(duì)與免疫應(yīng)答直接相關(guān)的功能性細(xì)胞因子蛋白的檢測(cè)，對(duì)每個(gè)免疫細(xì)胞進(jìn)行功能性免疫譜分析，實(shí)現(xiàn)完全的單細(xì)胞功能表征，從而幫助發(fā)現(xiàn)更好的生物標(biāo)記物，加速治療開發(fā)。通過(guò)探索免疫應(yīng)答中真正起關(guān)鍵作用的“超級(jí)細(xì)胞”亞群，以揭示持久性、效力和耐用性等功能性生物學(xué)驅(qū)動(dòng)因子。此外IsoPlexis技術(shù)還可以對(duì)腫瘤細(xì)胞胞內(nèi)多重磷酸化蛋白進(jìn)行檢測(cè)，通過(guò)對(duì)整體磷酸化信號(hào)傳導(dǎo)通路運(yùn)作情況的分析，更好地理解腫瘤耐藥機(jī)制及潛在的聯(lián)合用藥策略。
 

IsoPlexis技術(shù)通過(guò)對(duì)免疫學(xué)、工程學(xué)和物理學(xué)的精巧整合設(shè)計(jì)突破了目前單細(xì)胞功能蛋白分析的邊界，在單細(xì)胞分辨率下實(shí)現(xiàn)對(duì)細(xì)胞功能和應(yīng)答表征的獨(dú)特見解。它采用微流控技術(shù)，通過(guò)12,000 個(gè)獨(dú)立的亞納升級(jí)別的微室同時(shí)捕獲上千個(gè)單細(xì)胞。搭配IsoCode 芯片抗體條形碼技術(shù)，捕獲每個(gè)小室中單個(gè)活細(xì)胞分泌的多重蛋白質(zhì)，或者對(duì)單細(xì)胞裂解后釋放出的多種磷酸化蛋白進(jìn)行捕獲，然后通過(guò)基于最經(jīng)典的抗原抗體識(shí)別的ELISA 原理的全自動(dòng)化蛋白檢測(cè)技術(shù)，采用獨(dú)特的通路特異性多重性檢測(cè)策略，捕獲多重蛋白的熒光信號(hào)，一次可采集多達(dá)30 種以上的功能蛋白質(zhì)。在檢測(cè)中從每個(gè)單細(xì)胞獲得的蛋白質(zhì)組信號(hào)將無(wú)縫傳輸?shù)絀soSpeak 生信分析軟件，進(jìn)行全自動(dòng)分析和可視化呈現(xiàn)，并可直接用于文章發(fā)表。
 

IsoPlexis技術(shù)采用自己獨(dú)有的PSI（Polyfunctional strength Index，細(xì)胞多功能強(qiáng)度指數(shù)）來(lái)評(píng)估細(xì)胞的綜合免疫功能。細(xì)胞群體中能分泌兩種及以上細(xì)胞因子的細(xì)胞被稱為多功能細(xì)胞，這群多功能細(xì)胞在細(xì)胞群體中的占比和他們分泌的每種功能蛋白因子的信號(hào)強(qiáng)度加權(quán)相乘后得到PSI。相比傳統(tǒng)技術(shù)只關(guān)注多功能細(xì)胞比例，或僅看功能蛋白定量，PSI可以更全面、客觀、精準(zhǔn)地反應(yīng)細(xì)胞免疫應(yīng)答功能。相較于群體水平均的功能蛋白檢測(cè)均質(zhì)化結(jié)果，單細(xì)胞維度的功能蛋白的分析展示出與體內(nèi)生理學(xué)及臨床結(jié)局相關(guān)性的生物學(xué)新價(jià)值，在細(xì)胞治療、腫瘤免疫治療、新冠研究、炎癥性等多個(gè)領(lǐng)域被廣泛應(yīng)用。目前已有多個(gè)數(shù)據(jù)集，可以在臨床前期助力研究人員篩選出具有更持久療效的最佳免疫聯(lián)合療法、細(xì)胞治療或疫苗候選物；在臨床階段，可作為一個(gè)新型的特異性生物標(biāo)志物，用于預(yù)測(cè)臨床結(jié)局或藥物受益人群，為疾病機(jī)制探索及藥物開發(fā)提供更多依據(jù)。
 

IsoPlexis功能蛋白組技術(shù)對(duì)免疫細(xì)胞功能表型的精確表征，與表征細(xì)胞表面表型的流式細(xì)胞術(shù)，及基因研究的單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組測(cè)序等組學(xué)技術(shù)，正是從不同維度交叉互補(bǔ)，使得對(duì)單細(xì)胞的研究成為一個(gè)更完整、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)难�環(huán)。我們也期待看到IsoPlexis單細(xì)胞功能蛋白組技術(shù)與其它更多組學(xué)技術(shù)的聯(lián)合使用，為更多領(lǐng)域的研究貢獻(xiàn)有價(jià)值的數(shù)據(jù)。