接續系列1（http://www.whcl.com.cn/news/showarticle.asp?newsid=99055 文獻分享 | 單細胞多組學技術揭示腫瘤耐藥途徑以及新靶點），James R.Heath博士與美國西雅圖瑞典醫學中心Jason D. Goldman合作在Cell上發表文章Multi-omics resolves a sharp disease-state shift between mild and moderate COVID-19，繼續分析139名不同嚴重程度的COVID-19患者在診斷出感染COVID-19后第一周的臨床檢測、免疫細胞、血漿多組學等，描繪了輕度病人向中度病人過渡過程中出現的一些重要的臨床指標和免疫細胞功能的變化，作者將超過12萬個免疫特征濃縮成一個軸，以捕捉不同的免疫細胞類別在應對SARS-CoV-2時如何協調（圖1）。這種免疫反應軸與主要的血漿成分變化、凝血的臨床指標以及輕度和中度疾病之間的急劇過渡相一致。本研究證實，中度疾病可能為治療干預提供最有效的環境。
圖1：COVID-19病人免疫應答與疾病嚴重程度建立關聯
延續系列1里提到的方法，研究人員根據COVID-19病人疾病的嚴重程度將139名病人進行評分和分組，WOS評分在1-2的為輕癥，WOS評分在3-4的為中癥，WOS評分在5-7的為重癥，使用IsoPlexis的IsoLight系統對病人PBMC進行單細胞蛋白組的表征分析（圖2）。
圖2：多組學進行表征中，使用單細胞蛋白組技術表征免疫細胞功能
?
?
持續發現印證免疫細胞表現的異質性，部分細胞能夠表達分泌多種細胞因子，這些細胞被稱為多功能細胞。相對于其他T細胞，多功能T細胞不僅產生多種不同的細胞因子，而且可以釋放出更高數量的細胞因子，其功能更強，并可以主導免疫反應。單細胞水平檢測活的CD8+T細胞的32個分泌的細胞因子。通過多功能強度指數的量化，免疫細胞的多功能性與病人疾病的嚴重程度有非線性的相關性。就PSI指數看，健康者和輕度病例相似，但在中度嚴重程度時上調，且細胞分泌顆粒酶B和穿孔素的頻率增加，重癥患者免疫細胞的多功能性降低（圖3），這與中度病例中CD8+效應簇百分比的峰值一致。因此，COVID-19中度患者的外周血CD8+T細胞反映了最高的多功能性和最高的效應表型百分比。
圖3：CD8+T細胞的單細胞多功能指數PSI與COVID-19嚴重程度的相關性
技術重點
Polyfunctional Strength IndexTM (PSI)多功能指數PSI計算方法：
PSI = 多功能細胞 % X 分泌蛋白的信號強度
PSI直接表征細胞的多重功能性，使體外單細胞實驗與體內的臨床結果建立高匹配度的關聯。
研究者也再深入發現單細胞水平檢測活的CD4+T細胞的多功能性，并細化出CD4+T細胞分泌細胞因子中Th1細胞因子IFN-g、Th17細胞因子、IL17-F、Th2細胞因子IL-4和細胞毒性分子顆粒酶B的頻率增加，在中度患者中再次達到峰值（圖4）。這與之前研究提到的CD8+T細胞中看到的趨勢是一致的，研究者在單細胞水平檢測活的CD8+T細胞的32個分泌的細胞因子。通過多功能強度指數的量化，免疫細胞的多功能性與病人疾病的嚴重程度有非線性的相關性，就PSI指數看，健康者和輕度病例相似，但在中度嚴重程度時上調，且細胞分泌顆粒酶B和穿孔素的頻率增加，重癥患者免疫細胞的多功能性降低（圖3），這與中度病例中CD8+效應簇百分比的峰值一致。因此，COVID-19中度患者的外周血CD8+T細胞反映了最高的多功能性和最高的效應表型百分比。
圖4：CD4+T細胞的單細胞多功能指數PSI與疾病嚴重程度的相關性
除了關注CD8+和CD4+T細胞之外，研究者也評估了病人亞群分析和血漿分析物（使用CodePlex微流控多重蛋白組芯片）之間的單核細胞的多功能強度指數(PSI)，如下圖5。與CD8+和CD4+T細胞不同的是，PSI隨著COVID-19疾病嚴重程度而單調增加，這表明單核細胞參與了中度或重度COVID-19的促炎條件，單核細胞功能失調狀態可以作為臨床中快速評估的生物標志物。
圖5：單核細胞PSI隨著COVID-19疾病嚴重程度而單調增加
全面了解COVID-19患者的免疫反應對于定義治療的有效性、預測疾病愈后和了解報告的疾病嚴重程度的異質性至關重要。研究者使用多組學聯用的方式來整合臨床觀察、單細胞特征和血漿分析，力圖對COVID-19病人的免疫反應有更深的理解。在多種組學技術中，單細胞蛋白組技術為免疫細胞功能的表征提供了可靠手段，其結果與疾病的嚴重程度呈現相關性，使其它組學技術的結果在功能研究上得到了佐證。識別輕度和中度COVID-19之間發生的非單調變化可能具有高價值，因為中度疾病階段的治療干預可能是最有效的。
IsoLight全自動單細胞功能蛋白質組學分析系統
高度集成的系統，含液體處理器、清洗站、顯微鏡、細胞培養箱、微陣列掃描儀的高端分析系統，單次24小時內自動化完成8張IsoCode微流控單細胞芯片或是12小時完成8張CodePlex微流控多重蛋白組芯片的檢測。
IsoCode微流控單細胞分泌蛋白組芯片
微流控技術與單個芯片里12,000個獨立亞納升級別微室來捕獲500-1,500個單細胞，獨特抗體編碼技術實現單細胞監測32種因子表達。
CodePlex微流控多重蛋白組芯片
僅需11ul少量細胞培養上清、血清/血漿、腦脊液、尿液等樣本，芯片獨特抗體編碼技術來檢測32種因子表達量。
IsoSpeak多維生信分析軟件
自動化信息分析軟件，按鈕式直觀可視化的用戶界面， Polyfuntional Strength Index(PSI) 細胞多功能強度指數，揭示復雜的單個細胞多個因子應答的統計學數據。
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。
?
?
?
