Hawk原位蛋白相互作用功能定量分析平台联合CyTOF用于肿瘤免疫研究

2026-03-16 18:03:15, 环亚生物环亚生物科技有限公司

在肿瘤研究领域中，顶尖学者所选的技术路线设备选择往往指引着技术突破方向。近日，美国科学促进会（The American Association for the Advancement of Science，AAAS，全球最具影响力的综合性科学组织之一，杂志Science隶属于该学会）会士、日本国立癌症中心研究所癌症免疫学部门主任，同时担任名古屋大学研究生院医学系免疫学系教授的西川博嘉教授，正式购入HAWK原位蛋白相互作用功能定量分析系统，联用CyTOF（质谱流式细胞术）设备，用于肿瘤免疫调控的机制研究。

图1 西川博嘉教授

西川教授是肿瘤免疫治疗领域知名专家，致力于CD4+调节性T（Treg）细胞在内的免疫抑制网络抑制抗肿瘤免疫应答的相关机制研究。他发现效应T细胞的关键抗肿瘤表型会受Treg细胞以“抗原依赖性”调控，对自身免疫、过敏、感染及移植等多领域的免疫应答机制研究具有指导意义。

该团队的核心探索围绕“免疫表型与功能的深度关联”展开，而CyTOF设备虽能实现单细胞高通量表型分型，精准捕获Treg与效应T细胞的表型差异。针对“表型背后的功能调控机制”、“基因组异常对免疫功能的影响路径”等需要精准的功能解析，采用Hawk原位蛋白相互作用功能分析平台，基于CyTOF获取的大量数据进一步定量验证，形成功能互补的联用体系，如下是相关技术路线。

第一步

样本准备

以小鼠为例，选取荷瘤小鼠肿瘤组织或临床患者肿瘤穿刺样本，一部分样本制成单细胞悬液，用于CyTOF表型分析；另一部分样本制成组织切片，用于HAWK原位蛋白相互作用功能检测。

第二步

CyTOF高通量单细胞表型分型，锁定关键细胞亚群

与光谱流式细胞术不同，CyTOF利用金属同位素作为标记单元，可有效避免串色，实现数十乃至上百种细胞标志物的同时检测。因此，CyTOF能从复杂的细胞群体中，完成海量靶标的精准初筛——快速区分不同功能状态的细胞亚群，锁定与研究目标直接相关的核心细胞群体，同时捕捉癌细胞基因组异常所关联的表型特征。继而借助数据分析，高效定位关键研究对象，比如药物处理后表型发生显著变化的特定细胞亚群，为后续功能解析明确方向，彻底摆脱传统研究中“大海捞针”式的细胞筛选困境，大幅提升研究效率（图2）。

图2 CyTOF（又称Mass cytometry）技术原理图

第三步

HAWK深度解析，定量分析和验证目标细胞标志物

面对CyTOF初筛出的核心细胞群体，HAWK核心技术QF-Pro的整体实验流程与传统免疫荧光染色十分接近（图3）。但较于免疫荧光染色较差的分辨率（200nm以上），QF-Pro利用荧光能量共振转移（FRET）联合时间分辨荧光（FLIM），在蛋白相互作用功能分析的分辨率是10nm。即两种特定荧光基团靠得足够近（10nm以内）时出现FRET现象，导致荧光寿命缩短，荧光寿命的变化被FLIM收集，从而精确验证目的标志物是否存在真实的相互作用。因此，HAWK的高分辨率，有效避免了常规多重荧光及其他技术单纯的空间重叠但无相互作用的假阳性信号问题；同时，荧光寿命缩短是荧光分子的内在属性，不受浓度、酸碱度等外界条件影响，HAWK的精准定量分析更稳定、更准确。

图3 左图：HAWK实验染色流程；右图：HAWK QF-Pro检测原理示意图

第四步

数据整合

通过生物信息学工具整合CyTOF的“表型数据”与HAWK的“功能数据”，结合已有的各种信号通路数据库（pathway分析）和蛋白功能分析数据库（GO分析）等，分析从细胞表型到功能状态再到整体调控机制的一整套结果。最终从定性和定量的角度研究对特定肿瘤发生、发展起关键作用的基因、蛋白和细胞。

从CyTOF与HAWK联用的技术路线看，从大范围筛选确定目的靶标到深度验证目的靶标：CyTOF以高通量优势解决“哪些细胞或哪些蛋白是关键研究对象”的问题，快速完成细胞群体的表型分型与筛选；HAWK聚焦“这些关键细胞或蛋白的功能是什么、相互作用机制如何”的核心问题，提供高分辨率的功能解析数据。这种联用模式，实现了“免疫表型观察”到“功能机制解析”的研究递进逻辑，让复杂的免疫调控网络研究变得更系统、高效。