Hawk蛋白作用功能定量分析平臺(tái)助力開(kāi)啟腫瘤免疫研究新維度
西班牙Hawk蛋白作用功能定量分析平臺(tái) 聯(lián)合CyTOF開(kāi)啟腫瘤免疫研究新維度
在腫瘤研究的這條攻堅(jiān)之路上，頂尖科研學(xué)者選擇的技術(shù)路線往往指引著技術(shù)突破的方向。近日，美國(guó)科學(xué)促進(jìn)會(huì)（The American Association for the Advancement of Science，AAAS，全球最具影響力的綜合性科學(xué)組織之一，雜志Science隸屬于該學(xué)會(huì)）會(huì)士、日本國(guó)立癌癥中心研究所癌癥免疫學(xué)部門主任，同時(shí)擔(dān)任名古屋大學(xué)研究生院醫(yī)學(xué)系免疫學(xué)系教授的西川博嘉教授，正式購(gòu)入HAWK蛋白功能分析系統(tǒng)，聯(lián)用已有的CyTOF（質(zhì)譜流式細(xì)胞術(shù)）設(shè)備，更進(jìn)一步提升了團(tuán)隊(duì)科研實(shí)力。
圖1 西川博嘉教授
西川教授作為腫瘤免疫治療領(lǐng)域的知名專家，長(zhǎng)期致力于CD4+調(diào)節(jié)性T（Treg）細(xì)胞在內(nèi)的免疫抑制網(wǎng)絡(luò)抑制抗腫瘤免疫應(yīng)答的相關(guān)機(jī)制研究。他發(fā)現(xiàn)效應(yīng)T細(xì)胞的關(guān)鍵抗腫瘤表型會(huì)受Treg細(xì)胞以“抗原依賴性”調(diào)控，這一發(fā)現(xiàn)不僅為腫瘤免疫研究開(kāi)辟新方向，更對(duì)自身免疫、過(guò)敏、感染及移植等多領(lǐng)域的免疫應(yīng)答機(jī)制研究具有普適性指導(dǎo)意義。近年，他提出“癌細(xì)胞基因組異常構(gòu)建免疫抑制微環(huán)境”的創(chuàng)新概念，將研究推向免疫基因組精準(zhǔn)醫(yī)學(xué)層面。
從研究邏輯來(lái)看，西川教授始終圍繞“免疫表型與功能的深度關(guān)聯(lián)”展開(kāi)，其實(shí)驗(yàn)室已有的CyTOF設(shè)備實(shí)現(xiàn)單細(xì)胞高通量表型分型，精準(zhǔn)捕獲Treg與效應(yīng)T細(xì)胞的表型差異。然而，在“表型背后的功能調(diào)控機(jī)制”、“基因組異常對(duì)免疫功能的影響路徑”等深層問(wèn)題上，仍缺乏精準(zhǔn)的功能解析工具。Hawk蛋白作用功能定量分析平臺(tái)可以很好填補(bǔ)這一關(guān)鍵缺口，與CyTOF形成功能互補(bǔ)的聯(lián)用體系。
本文，將簡(jiǎn)單介紹西川博嘉教授團(tuán)隊(duì)圍繞HAWK與CyTOF聯(lián)用而設(shè)計(jì)的技術(shù)路線。
從研究邏輯來(lái)看，西川教授始終圍繞“免疫表型與功能的深度關(guān)聯(lián)”展開(kāi)，其實(shí)驗(yàn)室已有的CyTOF設(shè)備實(shí)現(xiàn)單細(xì)胞高通量表型分型，精準(zhǔn)捕獲Treg與效應(yīng)T細(xì)胞的表型差異。然而，在“表型背后的功能調(diào)控機(jī)制”、“基因組異常對(duì)免疫功能的影響路徑”等深層問(wèn)題上，仍缺乏精準(zhǔn)的功能解析工具。Hawk蛋白作用功能定量分析平臺(tái)可以很好填補(bǔ)這一關(guān)鍵缺口，與CyTOF形成功能互補(bǔ)的聯(lián)用體系。
本文，將簡(jiǎn)單介紹西川博嘉教授團(tuán)隊(duì)圍繞HAWK與CyTOF聯(lián)用而設(shè)計(jì)的技術(shù)路線。
- 第一步：樣本準(zhǔn)備
以小鼠為例，選取荷瘤小鼠腫瘤組織或臨床患者腫瘤穿刺樣本，一部分樣本制成單細(xì)胞懸液，用于CyTOF表型分析；另一部分樣本制成組織切片，用于HAWK空間蛋白功能檢測(cè)。
- 第二步：CyTOF高通量表型分型，鎖定關(guān)鍵細(xì)胞亞群
用CyTOF設(shè)備分析單細(xì)胞懸液樣本，完成高通量單細(xì)胞表型分型。
與光譜流式細(xì)胞術(shù)不同，CyTOF利用金屬同位素作為標(biāo)記單元，有效避免串色的問(wèn)題，可以實(shí)現(xiàn)數(shù)十乃至上百種細(xì)胞標(biāo)志物的同時(shí)檢測(cè)。因此，CyTOF能從復(fù)雜的細(xì)胞群體中，完成海量靶標(biāo)的精準(zhǔn)初篩——快速區(qū)分不同功能狀態(tài)的細(xì)胞亞群，鎖定與研究目標(biāo)直接相關(guān)的核心細(xì)胞群體，同時(shí)捕捉癌細(xì)胞基因組異常所關(guān)聯(lián)的表型特征。繼而借助數(shù)據(jù)分析高效定位關(guān)鍵研究對(duì)象，比如藥物處理后表型發(fā)生顯著變化的特定細(xì)胞亞群，為后續(xù)功能解析明確核心方向，徹底擺脫傳統(tǒng)研究中“大海撈針”式的細(xì)胞篩選困境，大幅提升研究效率（圖2）。
與光譜流式細(xì)胞術(shù)不同，CyTOF利用金屬同位素作為標(biāo)記單元，有效避免串色的問(wèn)題，可以實(shí)現(xiàn)數(shù)十乃至上百種細(xì)胞標(biāo)志物的同時(shí)檢測(cè)。因此，CyTOF能從復(fù)雜的細(xì)胞群體中，完成海量靶標(biāo)的精準(zhǔn)初篩——快速區(qū)分不同功能狀態(tài)的細(xì)胞亞群，鎖定與研究目標(biāo)直接相關(guān)的核心細(xì)胞群體，同時(shí)捕捉癌細(xì)胞基因組異常所關(guān)聯(lián)的表型特征。繼而借助數(shù)據(jù)分析高效定位關(guān)鍵研究對(duì)象，比如藥物處理后表型發(fā)生顯著變化的特定細(xì)胞亞群，為后續(xù)功能解析明確核心方向，徹底擺脫傳統(tǒng)研究中“大海撈針”式的細(xì)胞篩選困境，大幅提升研究效率（圖2）。
圖2 CyTOF（又稱Mass cytometry）技術(shù)原理圖
- 第三步：HAWK功能深度解析，定量分析目標(biāo)細(xì)胞標(biāo)志物
針對(duì)CyTOF初篩出的核心細(xì)胞群體，HAWK的整體實(shí)驗(yàn)流程與傳統(tǒng)免疫熒光染色十分接近（圖3）。然而，相較于免疫熒光染色較差的分辨率（200nm以上），QF-Pro具有極高分辨率，可以從功能層面的深度解析目標(biāo)蛋白，完成從“表型篩選”到“機(jī)制挖掘”的遞進(jìn)。HAWK的原理是利用熒光能量共振轉(zhuǎn)移（FRET）聯(lián)合時(shí)間分辨熒光（FLIM）技術(shù)。當(dāng)兩種特定熒光基團(tuán)靠的足夠近（10nm以內(nèi)）時(shí)，就會(huì)出現(xiàn)FRET現(xiàn)象，導(dǎo)致熒光壽命縮短，而這種熒光壽命的變化會(huì)被FLIM技術(shù)檢測(cè)到。憑借這種超高的精度，HAWK可以精確判斷目的標(biāo)志物的實(shí)際距離是否達(dá)到10nm以內(nèi)，這是目的標(biāo)志物存在實(shí)際相互作用最有力的證據(jù)。正因?yàn)槿绱�，HAWK有效避免了常規(guī)多重?zé)晒饣蛘咂渌夹g(shù)單純的空間重疊但并無(wú)相互作用的假陽(yáng)性信號(hào)（分辨率達(dá)不到10nm）問(wèn)題；不僅如此，由于熒光壽命縮短是熒光分子的內(nèi)在屬性，不受到濃度、酸堿度等外界條件影響，因此HAWK的QF-Pro技術(shù)可以精準(zhǔn)定量分析，具有極高的穩(wěn)定性和準(zhǔn)確性。
圖3 左圖：HAWK實(shí)驗(yàn)染色流程；右圖：HAWK QF-Pro檢測(cè)原理示意圖
- 第四步：數(shù)據(jù)整合
通過(guò)生物信息學(xué)工具整合CyTOF的“表型數(shù)據(jù)”與HAWK的“功能數(shù)據(jù)”，結(jié)合已有的各種信號(hào)通路數(shù)據(jù)庫(kù)（pathway分析）和蛋白功能分析數(shù)據(jù)庫(kù)（GO分析）等，分析從細(xì)胞表型到功能狀態(tài)再到整體調(diào)控機(jī)制的一整套系統(tǒng)結(jié)果。最終從定性和定量的角度研究針對(duì)特定腫瘤發(fā)生起到關(guān)鍵作用的基因、蛋白和細(xì)胞。
從技術(shù)協(xié)同邏輯來(lái)看，CyTOF與HAWK的聯(lián)用形成了從大范圍篩選確定目的靶標(biāo)到深度驗(yàn)證目的靶標(biāo)的一條路徑：CyTOF以高通量?jī)?yōu)勢(shì)解決“哪些細(xì)胞或哪些蛋白是關(guān)鍵研究對(duì)象”的問(wèn)題，快速完成細(xì)胞群體的表型分型與篩選；HAWK則聚焦“這些關(guān)鍵細(xì)胞或蛋白的功能是什么、機(jī)制如何”的核心問(wèn)題，提供高分辨率的功能解析數(shù)據(jù)。這種分工互補(bǔ)的模式，恰好匹配西川教授從“免疫表型觀察”到“功能機(jī)制解析”的研究遞進(jìn)邏輯，讓復(fù)雜的免疫調(diào)控網(wǎng)絡(luò)研究變得更系統(tǒng)、高效。
- 廠家介紹：
HAWK Biosystems是一家源自西班牙的創(chuàng)新型生物科技企業(yè)，聚焦空間功能蛋白質(zhì)組學(xué)領(lǐng)域，其核心技術(shù) QF-Pro® 平臺(tái)基于 FRET/FLIM（熒光共振能量轉(zhuǎn)移 / 熒光壽命成像顯微鏡）原理， 具有超高分辨率、高特異性與靈敏度。
該系統(tǒng)以雙抗體雙位點(diǎn)捕獲目標(biāo)蛋白，以 10 nm 分辨率原位量化功能蛋白的空間圖譜，精準(zhǔn)量化組織中蛋白質(zhì)的相互作用與功能狀態(tài)，突破了傳統(tǒng)技術(shù)僅能檢測(cè)蛋白質(zhì)表達(dá)的局限。適用于如石蠟包埋的切片、固定的組織切片、固定的孔板內(nèi)細(xì)胞等；廣泛用于蛋白-蛋白相互作用，蛋白翻譯后修飾，免疫治療有效性評(píng)估、腫瘤微環(huán)境信號(hào)解析、藥物靶點(diǎn)原位驗(yàn)證等方向。
- 環(huán)亞生物與 HAWK 的合作關(guān)系
環(huán)亞生物科技有限公司（APG BIO）已正式成為 HAWK Biosystems 在中國(guó)地區(qū)的獨(dú)家代理商，全權(quán)負(fù)責(zé) HAWK 核心技術(shù)與產(chǎn)品的全鏈條事務(wù)。作為深耕中國(guó)生命科學(xué)領(lǐng)域的專業(yè)服務(wù)商，環(huán)亞生物將依托自身成熟的技術(shù)支持體系與市場(chǎng)網(wǎng)絡(luò)，為國(guó)內(nèi)研究者提供 QF-Pro® 空間蛋白質(zhì)定量分析平臺(tái)的推廣、銷售、應(yīng)用培訓(xùn)及售后保障等一站式服務(wù)。
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地址：上海市松江區(qū)莘磚公路518號(hào)9幢502室
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