高通量,、靶向,、長讀長于一身,！新型單細(xì)胞測序方法可有效追蹤癌癥免疫細(xì)胞 | Nature 子刊
近年來，隨著精準(zhǔn)醫(yī)療的發(fā)展,，癌癥治療已經(jīng)取得了長足的進(jìn)步,，其中借助免疫系統(tǒng)開發(fā)的多種治療方法被人們寄予厚望。雖然部分治療方法在臨床治療中已經(jīng)獲得一定的成功,，但大多數(shù)只對部分患者有效,，并且還會導(dǎo)致耐藥、超進(jìn)展以及免疫相關(guān)嚴(yán)重不良反應(yīng)等問題,。因此,，了解免疫系統(tǒng)在癌癥治療中的表現(xiàn)，準(zhǔn)確篩選最有可能獲益的患者人群,，已成為當(dāng)前癌癥治療實(shí)踐中的一項(xiàng)重大挑戰(zhàn),。
澳大利亞加文醫(yī)學(xué)研究所的科學(xué)家開發(fā)了一種新的單細(xì)胞測序方法RAGE-Seq（Repertoire and Gene Expression by Sequencing），該方法兼?zhèn)涓咄?、靶向,、長讀長和單細(xì)胞測序特征，能夠高準(zhǔn)確度和靈敏度的識別全長抗原受體序列,，追蹤與癌癥免疫反應(yīng)相關(guān)的免疫細(xì)胞,。7月16日，相關(guān)研究成果發(fā)表在Nature Communications上,，文章為“High-throughput targeted long-read single cell sequencing reveals the clonal and transcriptional landscape of lymphocytes”,。
對單個(gè)淋巴細(xì)胞的BCRs和TCRs與其轉(zhuǎn)錄組進(jìn)行并行測序，可以幫助科學(xué)家了解免疫系統(tǒng)是如何對癌癥,、自體免疫反應(yīng)等疾病作出反應(yīng)的,。雖然有相關(guān)方法可以在單細(xì)胞水平上讀取編碼T細(xì)胞和B細(xì)胞受體的RNA，但現(xiàn)有技術(shù)仍不能在單次運(yùn)行中對腫瘤中的數(shù)千個(gè)細(xì)胞進(jìn)行分類,。
加文醫(yī)學(xué)研究所腫瘤進(jìn)展實(shí)驗(yàn)室負(fù)責(zé)人Alex Swarbrk博士指出：“能夠識別癌細(xì)胞的免疫細(xì)胞通常是罕見的,。我們必須對成千上萬的免疫細(xì)胞進(jìn)行分類，找到那些只占腫瘤免疫細(xì)胞一小部分的細(xì)胞,?！?strong>將抗原受體序列與單個(gè)淋巴細(xì)胞的基因表達(dá)譜連接起來，有助于進(jìn)行細(xì)胞分類,，目前常用的一種方法是單細(xì)胞全長RNA測序方法Smart-Seq2,。但該方法依賴于平板或良好的微流控技術(shù)，因此可以分析的細(xì)胞數(shù)量有限,，通常只有10~100s,。長讀長測序技術(shù)的最新進(jìn)展可以彌補(bǔ)短讀長測序的不足，實(shí)現(xiàn)完整BCR和TCR轉(zhuǎn)錄組的測序,。但長讀長測序比短讀長測序技術(shù)具有更高的錯(cuò)誤率和更低的測序深度,。
為解決以上問題，加文醫(yī)學(xué)研究所的科學(xué)家將來自O(shè)xford Nanopore Technologies,、10X Genomics,、Illumina和CaptureSeq的靶向捕獲富集、長讀長測序,、短讀長轉(zhuǎn)錄組分析和單細(xì)胞測序等技術(shù)結(jié)合,，開發(fā)出RAGE-Seq方法。
RAGE-Seq的這種工作方式類似于條形碼追蹤器，通過掃描數(shù)千個(gè)細(xì)胞中的免疫細(xì)胞受體,，為研究人員提供組織樣本中免疫細(xì)胞相互關(guān)聯(lián)的準(zhǔn)確信息,，并有助于分析哪種細(xì)胞可能對癌癥產(chǎn)生有效反應(yīng),。此外，該方法不需要流式細(xì)胞儀也能進(jìn)行特定淋巴細(xì)胞的分離,，因此可用于組織中低豐度淋巴細(xì)胞的回顧性表征,。
為了驗(yàn)證該方法，研究團(tuán)隊(duì)對來自三陰性乳腺癌患者腫瘤和淋巴結(jié)的7,138個(gè)細(xì)胞樣本進(jìn)行了RAGE-Seq,，以追蹤擴(kuò)增淋巴細(xì)胞克隆的轉(zhuǎn)錄組譜，識別那些對癌癥產(chǎn)生有效反應(yīng)的免疫細(xì)胞,。研究結(jié)果顯示,，RAGE-Seq能夠有效識別腫瘤和淋巴結(jié)組織中的免疫細(xì)胞，證明了RAGE-Seq檢測人體組織中體細(xì)胞超突變的能力,，并發(fā)現(xiàn)患者腫瘤的免疫反應(yīng)具有獨(dú)特的遺傳特征和組織特異性富集,。
RAGE-Seq是一種追蹤大量淋巴細(xì)胞克隆進(jìn)化的有效方法，適用于免疫,、自身免疫和癌癥研究,。該研究團(tuán)隊(duì)開發(fā)的通用實(shí)驗(yàn)工作流程和計(jì)算流程，可以將單細(xì)胞基因表達(dá)與全長mRNA轉(zhuǎn)錄組的靶向表征相結(jié)合,。研究結(jié)果顯示,，RAGE-Seq在Illumina和Nanopore測序平臺上的檢測能力非常強(qiáng)，并且對永生化（immortalized）和原代人B細(xì)胞和T細(xì)胞全長BCR和TCR序列具有高度敏感性和準(zhǔn)確性,。與其他免疫分析方法相比,，RANG-Seq具有更高的通量和更低的成本。
研究人員表示：“RAGE-Seq的一個(gè)重要應(yīng)用是能夠追蹤組織中克隆相關(guān)的T或B細(xì)胞,，對免疫系統(tǒng)進(jìn)化進(jìn)行系統(tǒng)性觀察,。另一個(gè)重要應(yīng)用就是分析腫瘤中的淋巴細(xì)胞及其引流淋巴結(jié)，抗原表達(dá)的假定部位和腫瘤浸潤淋巴細(xì)胞的來源,?！?/strong>在腫瘤組織中識別罕見免疫系統(tǒng)細(xì)胞有助于指導(dǎo)個(gè)性化治療。此外,，更好地了解免疫系統(tǒng)如何對癌癥做出反應(yīng),，有助于相關(guān)抗癌藥物和治療方法的研發(fā)。
免疫細(xì)胞在疾病的發(fā)生發(fā)展中起關(guān)鍵作用,。RAGE-Seq的高準(zhǔn)確度和單堿基精度特別適用于癌癥體細(xì)胞突變的鑒定,，為我們提供關(guān)于免疫細(xì)胞在人體中如何表現(xiàn)的最詳細(xì)的視角，在癌癥個(gè)性化治療方面有巨大的潛力,。此外,，RAGE-Seq在多種RNA測序平臺上的適應(yīng)性和針對一系列基因的靈活性為先進(jìn)的單細(xì)胞分析提供了新的基因組工具包。希望RAGE-seq能夠盡快在臨床試驗(yàn)中實(shí)施,，為幫助癌癥患者更快更準(zhǔn)確地找到潛在的治療方法提供關(guān)鍵信息,。
雖然目前發(fā)表的研究成果主要集中在抗原受體序列上,，但研究人員指出，任何目標(biāo)轉(zhuǎn)錄組都可以使用改進(jìn)的RAGE-seq進(jìn)行定位,。據(jù)悉,，研究團(tuán)隊(duì)正利用RANG-Seq對黑色素瘤患者的樣本進(jìn)行分析，以獲得這種癌癥對免疫治療反應(yīng)如此差的新見解,。
參考資料：
1.High-throughput targeted long-read single cell sequencing reveals the clonal and transcriptional landscape of lymphocytes.
2.Anticancer Immune Cells Identified Using Antigen Receptor Barcode Tracker.
來源：測序中國
