Isoplexis 单细胞蛋白质组学技术攻克神经免疫研究中的挑战

神经炎症是对神经组织损伤的一种复杂生物反应，它在神经退行性疾病中起着关键作用。然而，由于细胞因子产生的异质性和异常的细胞因子特征，可能很难对其评估。

为此，IsoPlexis开发了创新性的单细胞蛋白质组学平台，可以对每个细胞的功能进行定义，从而深入探讨神经免疫作用机制，以加速开发更有效的治疗。

如果仅仅是对细胞表面表型或RNA转录水平分析，可能会错过发现胞外和胞内的功能表型差异，从而无法揭示患者反应的生物学驱动因素。

传统蛋白检测技术往往只能分析样本中所有细胞分泌的蛋白平均水平，而IsoPlexis技术通过定义每个细胞的功能表型，可发现传统方法无法发现的细胞个体差异，从而揭示神经炎症和神经毒性的细胞功能机制。已有研究表明，每个异质性免疫细胞产生的某些特定细胞因子对于疾病发生发展至关重要。IsoPlexis单细胞功能蛋白组学技术有助于实现单细胞水平上的神经炎症特征分析。

下面我们将重点介绍利用我们的技术解决的三个挑战/应用：

应用1 - 了解神经炎症的疾病进展机制

功能表型揭示了额颞叶变性（FTLD）患者的外周血单核细胞差异

由于免疫细胞的功能异质性和免疫反应的复杂性，找到一种可以预测免疫治疗效果和不良反应的生物标志物往往非常困难。使用IsoCode单细胞芯片与蛋白质条形码技术，研究人员可以对单个活细胞分泌的多达30+种蛋白质进行分析，从而准确评估每种免疫细胞的多功能异质性。

图示:IsoCode单细胞芯片

通过IsoPlexis单细胞分泌蛋白质组技术研究FTLD疾病机制，揭示：

1.在FTLD患者中CD14+CD16-和CD14+CD16+单核细胞的分泌蛋白组呈现多样化趋势。

2.与健康对照组相比，FTLD患者的单核细胞亚群多功能性显著增加。

3.具有独特细胞因子特征的炎性多功能单核细胞亚群的增加，可能为FTLD特有的外周血免疫病理生物标志物奠定了潜在基础。

应用2 – 固有免疫在多发性硬化（MS）发病机制中的作用

用功能表型评估MS中功能失调的固有免疫细胞亚群

微生物群和固有免疫在多发性硬化（MS）疾病进展中的作用仍不清楚。有研究报道，与健康人相比，MS患者血液中微生物脂质的水平显著降低，而该脂质可以通过TLR2刺激固有免疫细胞，提示MS患者的微生物群固有免疫调节功能缺陷。研究人员认为，由此产生的TLR2反应性增强在MS疾病进展中有重大影响。

图示:TLR2介导的免疫耐受对MS发病机制的影响

这项研究的目的是利用各种技术方法来表征MS患者的TLR2反应特点。作者比较了26例MS患者和32例健康供者作为对照，发现研究中50%的MS患者对TLR2刺激的反应性增强，而健康对照组仅有9.3%。更重要的是，TLR2反应增强的患者中包含高比例的MS恶化患者，其中一部分对适应性免疫系统靶向疗法无效。这些结果有助于进一步了解固有免疫在MS中的作用。

该研究要点：

IsoPlexis单细胞分泌蛋白组发现了一种与MS病理和治疗相关的Toll样受体（TLR），以前从未发现。

TLR2反应增强的MS患者，有比较大的概率出现疾病恶化。

鉴于单核细胞多功能性可以揭示不同形式疾病对治疗反应的差异性，因而可用于MS患者分层，突显了单细胞蛋白质组学技术的强大。

应用3 - 神经毒性和免疫相关不良事件（IRAEs）的生物标志物

CAR-T细胞回输患者前的产品指标与3级以上细胞因子释放综合症（CRS）有独特的关联性

已有研究报道，CAR-T细胞治疗后，IL-15升高和CAR T细胞的扩增与非霍奇金淋巴瘤（NHL）的治疗结局有关。然而，回输前CAR产品的T细胞功能与临床结局的相关性尚无报道。

在这项研究中，在NHL患者回输CD19 CAR-T产品前的单细胞蛋白质组分析表明，CAR-T产品含有多功能性T细胞亚群，可产生多重免疫反应，且回输前CAR-T细胞产品的T细胞多功能性指数（PSI）与临床反应显著相关。此外，PSI与CAR-T细胞扩增或治疗前血清IL-15的升高相结合，也与NHL患者的临床结局显著相关。

图示:Kite Pharma开发的CD19 CAR-T细胞治疗产品在回输患者前，通过IsoPlexis技术检测细胞多功能指数（PSI）示意图

图示回输前CAR-T细胞产品的多功能指数（PSI）与NHL患者的临床预后及>3级CRS的相关性

IsoPlexis功能蛋白质组学技术的重点以及与CRS的相关性: 

IsoPlexis单细胞分泌组揭示了炎症功能表型结合CAR峰值或治疗前血液中IL-15水平，与3级以上的神经毒性（NT）相关。

IL-17A的细胞多功能指数（PSI）结合D0天IL-15水平与≥3级NT有显著相关性，这表明产生IL-17A的多功能细胞亚群在神经系统毒性中的关键作用。

外周血单个免疫细胞的分泌谱从根本上影响了对与免疫疗法相关的不良事件发生机制的理解。

全自动免疫细胞单细胞功能解决方案

IsoPlexis单细胞分泌蛋白质组解决方案通过分析每个免疫细胞的功能性免疫状况获取完整的单细胞功能表征，从而发现更好的生物标志物，并加速医学发展。通过检测罕见的 "超级细胞 "亚群，以揭示持久性、效价强度、稳定性等等的功能性生物驱动因素。

参考文献：

1.https://isoplexis.com/literature/isoplexis-proteomic-product-suite-for-neuroinflammation/

2.Liu D, Paczkowski P,      Mackay S, Ng Colin, and Zhou J., Single-Cell Multiplexed Proteomics on the      IsoLight Resolves Cellular Functional Heterogeneity to Reveal Clinical      Responses of Cancer Patients to Immunotherapies. Biomarkers for      Immunotherapy of Cancer – Springer, 2019.

3.Fujiwara M, Anstadt      EJ, Flynn B, Morse K, Ng C, Paczkowski P, Zhou J, Mackay S, Wasko N,      Nichols F, Clark RB., Enhanced TLR2 Responses in Multiple Sclerosis.      Clinical and Experimental Immunology, 2018.

4.Rossi J, Paczkowski      P, Shen Y, Morse K, Flynn B, Kaiser A, Ng C, Gallatin K, Cain T, Fan R,      Mackay S, Heath JR, Rosenberg SA, Kochenderfer JN, Zhou J, and Bot A.,      Preinfusion Polyfunctional Anti-CD19 Chimeric Antigen Receptor T Cells      Associate with Clinical Outcomes in NHL. Blood, 2018.

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转载：Isoplexis超级英雄细胞治疗结节性硬化症综合症肿瘤

开拓单细胞功能表型认知新天地 —— IsoPlexis全自动单细胞功能蛋白质组学

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