在我們神經炎癥系列文章的第1部份，我們強調了神經炎癥在神經退行性疾病中的重要性。第2部分將繼續探討我們的單細胞分泌蛋白質組學可以幫助解決的常見挑戰和應用。
回顧上一篇文章，神經炎癥是對神經組織損傷的一種復雜生物反應，它在神經退行性疾病中起著關鍵作用。然而，由于細胞因子產生的異質性和異常的細胞因子特征，可能很難對其評估。
為此，IsoPlexis開發了創新性的單細胞蛋白質組學平臺，可以對每個細胞的功能進行定義，從而深入探討神經免疫作用機制，以加速開發更有效的治療。
如果僅僅是對細胞表面表型或RNA轉錄水平分析，可能會錯過發現胞外和胞內的功能表型差異，從而無法揭示患者反應的生物學驅動因素。
傳統蛋白檢測技術往往只能分析樣本中所有細胞分泌的蛋白平均水平，而IsoPlexis技術通過定義每個細胞的功能表型，可發現傳統方法無法發現的細胞個體差異，從而揭示神經炎癥和神經毒性的細胞功能機制。已有研究表明，每個異質性免疫細胞產生的某些特定細胞因子對于疾病發生發展至關重要。IsoPlexis單細胞功能蛋白組學技術有助于實現單細胞水平上的神經炎癥特征分析。
下面我們將重點介紹利用我們的技術解決的三個挑戰/應用：
應用1–了解神經炎癥的疾病進展機制
功能表型揭示了額顳葉變性(FTLD)患者的外周血單核細胞差異
由于免疫細胞的功能異質性和免疫反應的復雜性，找到一種可以預測免疫治療效果和不良反應的生物標志物往往非常困難。使用IsoCode單細胞芯片與蛋白質條形碼技術，研究人員可以對單個活細胞分泌的多達30+種蛋白質進行分析，從而準確評估每種免疫細胞的多功能異質性。
IsoCode單細胞芯片
通過IsoPlexis單細胞分泌蛋白質組技術研究FTLD疾病機制，揭示：
01
在FTLD患者中CD14+CD16-和CD14+CD16+單核細胞的分泌蛋白組呈現多樣化趨勢。
02
與健康對照組相比，FTLD患者的單核細胞亞群多功能性顯著增加。
03
具有獨特細胞因子特征的炎性多功能單核細胞亞群的增加，可能為FTLD特有的外周血免疫病理生物標志物奠定了潛在基礎。2
應用2–固有免疫在多發性硬化(MS)發病機制中的作用
用功能表型評估MS中功能失調的固有免疫細胞亞群
微生物群和固有免疫在多發性硬化(MS)疾病進展中的作用仍不清楚。有研究報道，與健康人相比，MS患者血液中微生物脂質的水平顯著降低，而該脂質可以通過TLR2刺激固有免疫細胞，提示MS患者的微生物群固有免疫調節功能缺陷。研究人員認為，由此產生的TLR2反應性增強在MS疾病進展中有重大影響。3
TLR2介導的免疫耐受對MS發病機制的影響，來自Clin Transl Immunol 2013;2(11):e8.
這項研究的目的是利用各種技術方法來表征MS患者的TLR2反應特點。作者比較了26例MS患者和32例健康供者作為對照，發現研究中50%的MS患者對TLR2刺激的反應性增強，而健康對照組僅有9.3%。更重要的是，TLR2反應增強的患者中包含高比例的MS惡化患者，其中一部分對適應性免疫系統靶向療法無效。這些結果有助于進一步了解固有免疫在MS中的作用。3
該研究要點：
01
IsoPlexis單細胞分泌蛋白組發現了一種與MS病理和治療相關的Toll樣受體(TLR)，以前從未發現。
02
TLR2反應增強的MS患者，有比較大的概率出現疾病惡化。
03
鑒于單核細胞多功能性可以揭示不同形式疾病對治療反應的差異性，因而可用于MS患者分層，突顯了單細胞蛋白質組學技術的強大。
應用3–神經毒性和免疫相關不良事件
(IRAEs)的生物標志物
CAR-T細胞回輸患者前的產品指標與3級以上細胞因子釋放綜合癥(CRS)有獨特的關聯性
已有研究報道，CAR-T細胞治療后，IL-15升高和CAR-T細胞的擴增與非霍奇金淋巴瘤(NHL)的治療結局有關。然而，回輸前CAR產品的T細胞功能與臨床結局的相關性尚無報道。4
在這項研究中，在NHL患者回輸CD19 CAR-T產品前的單細胞蛋白質組分析表明，CAR-T產品含有多功能性T細胞亞群，可產生多重免疫反應，且回輸前CAR-T細胞產品的T細胞多功能性指數(PSI)與臨床反應顯著相關。此外，PSI與CAR-T細胞擴增或治療前血清IL-15的升高相結合，也與NHL患者的臨床結局顯著相關。4
Kite Pharma開發的CD19 CAR-T細胞治療產品在回輸患者前，通過IsoPlexis技術檢測細胞多功能指數(PSI)示意圖，來自Blood.2018;132(8):804-814)。
回輸前CAR-T細胞產品的多功能指數(PSI)與NHL患者的臨床預后及>3級CRS的相關性。
IsoPlexis功能蛋白質組學技術的重點以及與CRS的相關性:
01
IsoPlexis單細胞分泌組揭示了炎癥功能表型結合CAR峰值或治療前血液中IL-15水平，與3級以上的神經毒性(NT)相關。
02
IL-17A的細胞多功能指數(PSI)結合D0天IL-15水平與≥3級NT有顯著相關性，這表明產生IL-17A的多功能細胞亞群在神經系統毒性中的關鍵作用。
03
外周血單個免疫細胞的分泌譜從根本上影響了對與免疫療法相關的不良事件發生機制的理解。
全自動的免疫細胞單細胞功能表型解決方案
IsoPlexis單細胞分泌蛋白質組解決方案通過分析每個免疫細胞的功能性免疫狀況獲取完整的單細胞功能表征，從而發現更好的生物標志物，并加速醫學發展。通過檢測罕見的“超級細胞”亞群，以揭示持久性、效價強度、穩定性等等的功能性生物驅動因素。
請務必關注我們系列文章的第三部分。我們將討論COVID-19患者的神經系統表現以及我們的高度多重性的CodePlex Secretome Solution如何應用其中。
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參考文獻
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.
Miltenyi Biotec
成立于2013年的IsoPlexis公司總部位于美國的康涅狄格州，是一家專注于單細胞多重功能蛋白質檢測解決方案的**供應商。自2018年商業化以來，已在全球成功裝機超過150臺，是眾多國際知名研究機構和制藥廠商的合作伙伴，相關文獻發布超過100篇，并有多篇高分文章發布在Nature、Cell、Immunology等刊物上。
IsoPlexis致力于提供業內廣受贊譽的精準單細胞分析系統，助力加速對抗癌癥及各種疑難病癥的進程。通過揭示細胞亞群中獨特的免疫生物標志物，推動免疫療法及靶向治療邁向更精準、個性化的發展階段。
