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空间单细胞蛋白组学
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空间单细胞蛋白组学

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Akoya空间单细胞蛋白组学是在组织原位追踪细胞亚群分布和检测功能蛋白表达的全新技术。该技术可同步对多达100多种蛋白靶标进行检测和成像,不仅能够保留完整的组织结构,而且可以精确区分单个细胞以及细胞的间隙。在此基础上,可获得特定组织结构中细胞亚群数量、细胞邻域中的细胞关系图谱、细胞间的通讯网络、以及免疫检查点等关键功能蛋白在单个细胞上的表达定位等高级空间信息。

|   技术原理

采用美国Akoya Biosciences®公司的专利DNA偶联抗体检测技术结合自动化高分辨荧光显微镜,可还原蛋白质和特定细胞在组织中的真实分布。所有DNA偶联抗体先一次性与组织切片结合,再启动抗体和荧光探针的“杂交 — 成像 — 剥离”三步循环,每次循环后通过荧光显微镜摄取3种抗体的荧光信号,30次循环即可实现近百种蛋白质的空间原位检测。

 

|   技术优势和特点

  • 分辨率高,精确到0.25微米,直达单细胞水平;
  • 一次杂交所有抗体,减少反复洗脱带来的误差和批次效应;
  • 样本兼容性高,FF和FFPE样品均适用;
  • 选择灵活,既有商品化抗体panel,也可定制化检测;
  • 全片扫描,最大面积可达18mm X 35mm.

 

|   实现细胞表型和功能蛋白的同时检测

常用抗体目录

以上为空间单细胞蛋白质组研究的常用指标,客户可根据研究需要任意组合,定制化检测。

 

|   数据呈现

根据研究目的,可深度挖掘组织空间信息、单细胞信息、蛋白定量信息和细胞互作信息。

 

|   研究示例

1. 非肌肉浸润性膀胱癌(NMIBC)FFPE全组织超多重单细胞原位成像

商品化抗体(37)和定制化抗体(18)联合开展NMIBC组织空间单细胞原位成像检测。总共鉴定了14种细胞亚型,其中Ki67+细胞和CD31+细胞占比最多,说明了NMIBC组织中细胞增殖和血管生成非常活跃。空间互作分析发现了CD163+巨噬细胞定位在三级淋巴结构和肿瘤基质区域。

2. 头颈鳞状细胞癌(HNSCC)组织超多重单细胞原位成像分析

超多重空间单细胞原位成像对835823个单细胞聚类成14种细胞亚型。依据细胞类型的不同和空间关系,可以将肿瘤分为4个异质性区域,每个肿瘤异质性区域包含不同的免疫、增殖、血管细胞亚型。例如CD68+巨噬细胞和CD8+ T细胞在肿瘤异质性区域3中的占比显著减少,同时该区域几乎不表达促凋亡蛋白BAK,说明了区域3的肿瘤细胞处于活跃状态,不易受到T细胞的杀伤,此区域很可能不会对免疫治疗有反应,或许是肿瘤耐药和复发的关键区域。

|   代表性文献

消化道肿瘤研究

1. Schürch CM, Bhate SS, Barlow GL et al. Coordinated Cellular Neighborhoods Orchestrate Antitumoral Immunity at the Colorectal Cancer Invasive Front. Cell. 2020 Sep 3;182(5):1341-1359.e19. (IF=64.5)

本研究使用空间原位单细胞蛋白组学技术(PhenoCycler-Fusion)对来自35例结直肠癌患者的140份组织样本进行了空间邻域分析,发现了在高风险结直肠癌患者中可以表征临床结果的指标。为结直肠癌患者的治疗和预后提供了重要的策略。

2. Hickey JW, Becker WR, Nevins SA et al. Organization of the human intestine at single-cell resolution. Nature. 2023 Jul;619(7970):572-584. (IF=64.8)

本研究使用空间原位单细胞蛋白组学技术(PhenoCycler-Fusion)对8个不同肠道部位进行了单细胞组织结构的分析,揭示了肠道组织中细胞组成的巨大差异,最终将肠道疾病与特定细胞亚型结合,深度分析了疾病与细胞的空间关系,为肠道疾病研究奠定了坚实的基础。

3. Becker WR, Nevins SA, Chen DC et al. Single-cell analyses define a continuum of cell state and composition changes in the malignant transformation of polyps to colorectal cancer. Nat Genet. 2022 Jul;54(7):985-995. (IF=30.8)

本研究使用空间原位单细胞蛋白组学技术(PhenoCycler-Fusion)对正常组织和结肠癌组织进行了分析,成功的描绘出了患者从癌前病变到恶性转化过程中组织细胞的功能状态的变化。为结直肠癌的研究提供了见解。

4. Jiang H, Courau T, Borison J et al. Activating Immune Recognition in Pancreatic Ductal Adenocarcinoma via Autophagy Inhibition, MEK Blockade, and CD40 Agonism. Gastroenterology. 2022 Feb;162(2):590-603.e14. (IF=29.4)

本研究使用空间原位单细胞蛋白组学技术(PhenoCycler-Fusion)对胰腺癌小鼠的肿瘤组织进行了空间分析,描述了在接受免疫治疗的小鼠肿瘤组织中细胞的空间变化及相互作用。提示了在癌症治疗时肿瘤微环境中细胞空间位置的重要性。

 

肝癌研究

1. Xue R, Zhang Q, Cao Q et al. Liver tumour immune microenvironment subtypes and neutrophil heterogeneity. Nature. 2022 Dec;612(7938):141-147. (IF=64.8)

本研究使用空间原位单细胞蛋白组学技术(PhenoCycler-Fusion)与单细胞测序技术结合,对不同肝癌患者的肿瘤免疫微环境进行了空间表型的分析。空间分析识别出了不同肝癌患者肿瘤免疫微环境的多种表型,建立了肝癌患者的精准分层体系

2. Ruf B, Bruhns M, Babaei S et al. Tumor-associated macrophages trigger MAIT cell dysfunction at the HCC invasive margin. Cell. 2023 Aug 17;186(17):3686-3705.e32. (IF=64.5)

本研究使用空间原位单细胞蛋白组学技术(PhenoCycler-Fusion)对肝癌样本进行了全片成像,通过空间单细胞表型的分析,患者组织的肿瘤中心、癌旁、三级淋巴结构等多种复杂组织结构特征被完整的呈现。最终通过分析MAIT细胞的空间特征发现了其在肿瘤中失活的关键机制

 

乳腺癌研究

1. Kumar T, Nee K, Wei R et al. A spatially resolved single-cell genomic atlas of the adult human breast. Nature. 2023 Aug;620(7972):181-191. (IF=64.8)

本研究使用空间原位单细胞蛋白组学技术(PhenoCycler-Fusion)对来自132例女性手术患者的220个乳腺组织样本进行了分析,解析了乳腺组织中的上皮细胞、免疫细胞、成纤维细胞、脂肪细胞等多种细胞分布,绘制出了迄今为止样本量最多、最全面的人类乳腺细胞图谱。

2. Shah JB, Pueschl D, Wubbenhorst B. Analysis of matched primary and recurrent BRCA1/2 mutation-associated tumors identifies recurrence-specific drivers. Nat Commun. 2022 Nov 7;13(1):6728. (IF=16.6)

本研究使用空间原位单细胞蛋白组学技术(PhenoCycler-Fusion)对乳腺癌和卵巢癌患者的肿瘤样本进行了空间分析,通过评估DNA损伤标记物和免疫细胞表达的情况,对不同阶段肿瘤免疫微环境进行了一个完整的描述,研究最终鉴定出了与乳腺癌患者总生存期降低有关的因素。

3. Foster DS, Januszyk M, Delitto D et al. Multiomic analysis reveals conservation of cancer-associated fibroblast phenotypes across species and tissue of origin. Cancer Cell. 2022 Nov 14;40(11):1392-1406.e7. (IF=50.3)

本研究使用空间原位单细胞蛋白组学技术(PhenoCycler-Fusion)对乳腺癌等多种肿瘤样本进行了空间表型分析,揭示了癌症相关成纤维细胞(CAF)亚群在肿瘤免疫微环境中的空间分布关系,为后续针对异质性CAF开发精准的治疗方案提供了见解。

4. Barkley D, Moncada R, Pour M et al. Cancer cell states recur across tumor types and form specific interactions with the tumor microenvironment. Nat Genet. 2022 Aug;54(8):1192-1201. (IF=30.8)

本研究使用空间原位单细胞蛋白组学技术(PhenoCycler-Fusion)对不同种类肿瘤患者的样本进行了空间分析,发现了肿瘤细胞通过调节免疫细胞活化形式来构成适合其生存的“干扰素环境”,证明了干扰素应答对于肿瘤微环境的必要性。

 

泌尿系统肿瘤研究

1. Gouin KH 3rd, Ing N, Plummer JT et al. An N-Cadherin 2 expressing epithelial cell subpopulation predicts response to surgery, chemotherapy and immunotherapy in bladder cancer. Nat Commun. 2021 Aug 12;12(1):4906. (IF=16.6)

本研究使用空间原位单细胞蛋白组学技术(PhenoCycler-Fusion)探索了CDH12上皮细胞与T细胞的共定位关系,分析了其组织微环境的异质性,最终阐明了它们预测免疫检查点治疗响应能力的可行性机制。

2. Abdel-Hafiz HA, Schafer JM, Chen X et al. Y chromosome loss in cancer drives growth by evasion of adaptive immunity. Nature. 2023 Jul;619(7970):624-631. (IF=64.8)

本研究使用空间原位单细胞蛋白组学技术(PhenoCycler-Fusion)分析了膀胱癌中免疫细胞的功能及空间分布,发现了YHigh-膀胱癌和YLow-膀胱癌中免疫细胞亚群的功能和分布差异,为膀胱癌免疫治疗奠定了基础。

3. Neumann EK, Patterson NH, Rivera ES et al. Highly multiplexed immunofluorescence of the human kidney using co-detection by indexing. Kidney Int. 2022 Jan;101(1):137-143. (IF=19.6)

本研究使用空间原位单细胞蛋白组学技术(PhenoCycler-Fusion)对人类肾脏样本进行了全面的成像检测,呈现出了肾脏中的主要细胞类型和亚结构,如肾脏集合管、肾小球和升支粗段等,为人类组织单细胞图谱的绘制贡献了巨大的力量,为肾脏疾病的研究奠定了基础。

 

皮肤肿瘤研究

1. Phillips D, Matusiak M, Gutierrez BR et al. Immune cell topography predicts response to PD-1 blockade in cutaneous T cell lymphoma. Nat Commun. 2021 Nov 18;12(1):6726. (IF=16.6)

本研究使用空间原位单细胞蛋白组学技术(PhenoCycler-Fusion)对14例皮肤T细胞淋巴瘤患者的70份肿瘤样本进行空间分析,发现了免疫治疗响应患者和非响应患者的差异邻域(可能作为治疗预测指标),探究了肿瘤微环境空间组织结构的差异。

2. Haensel D, Daniel B, Gaddam S et al. Skin basal cell carcinomas assemble a pro-tumorigenic spatially organized and self-propagating Trem2+ myeloid niche. Nat Commun. 2023 May 10;14(1):2685. (IF=16.6)

本研究使用空间原位单细胞蛋白组学技术(PhenoCycler-Fusion)对皮肤基底细胞癌(BCC)样本和正常皮肤组织样本进行分析,发现了在治疗过程中可以表征是否有药物抵抗的标志物,并结合单细胞测序发现了一种特殊的SCAMs细胞,探究了这种细胞对肿瘤生长的促进作用和机制。

 

神经系统肿瘤研究

1. Umemura Y, Orringer D, Junck L et al. Combined cytotoxic and immune-stimulatory gene therapy for primary adult high-grade glioma: a phase 1, first-in-human trial. Lancet Oncol. 2023 Sep;24(9):1042-1052. (IF=51.1)

本研究使用空间原位单细胞蛋白组学技术(PhenoCycler-Fusion)评估了恶性神经胶质瘤中免疫细胞浸润的变化,证明了双载体治疗具有激发针对手术切除后残留恶性胶质瘤细胞的靶向抗胶质瘤免疫应答的潜力,为胶质瘤的治疗改善提供了巨大帮助。

2. Shekarian T, Zinner CP, Bartoszek EM et al. Immunotherapy of glioblastoma explants induces interferon-γ responses and spatial immune cell rearrangements in tumor center, but not periphery. Sci Adv. 2022 Jul;8(26):eabn9440. (IF=13.6)

本研究使用空间原位单细胞蛋白组学技术(PhenoCycler-Fusion)对47个胶质母细胞瘤外植体用药前后的肿瘤免疫微环境进行了深度空间分析,揭示了免疫疗法对胶质母细胞瘤外植体空间特征的改变,为未来针对胶质母细胞瘤治疗响应的评估提供了见解。

3. Verhoeven BM, Mei S, Olsen TK et al. The immune cell atlas of human neuroblastoma. Cell Rep Med. 2022 Jun 21;3(6):100657. (IF=14.3)

本研究使用空间原位单细胞蛋白组学技术(PhenoCycler-Fusion)对19例患者的神经母细胞瘤样本进行了空间分析,表征了从正常组织到神经母细胞瘤转变时细胞状态变化的过程,提供了一个全面的肿瘤免疫微环境,为神经母细胞瘤的研究奠定了坚实的基础。

 

感染性疾病研究

1. Jiang S, Chan CN, Rovira-Clavé X et al. Combined protein and nucleic acid imaging reveals virus-dependent B cell and macrophage immunosuppression of tissue microenvironments. Immunity. 2022 Jun 14;55(6):1118-1134.e8. (IF=32.4)

本研究使用空间原位单细胞蛋白组学技术(PhenoCycler-Fusion)对恒河猴淋巴组织中的细胞空间表型进行了分析,通过分析淋巴组织细胞的空间位置和功能状态,研究发现了艾滋病感染后机体免疫系统的巨大变化,探究了免疫失调的机制,为艾滋病的诊断和预后提供了巨大的帮助。

2. Cui L, Fang Z, De Souza CM, Lerbs T, Guan Y, Li I, Charu V, Chen SY, Weissman I, Wernig G. Innate immune cell activation causes lung fibrosis in a humanized model of long COVID. Proc Natl Acad Sci U S A. 2023 Mar 7;120(10):e2217199120. (IF=11.1)

本研究使用空间原位单细胞蛋白组学技术(PhenoCycler-Fusion)对纤维化肺组织的空间表型进行分析,从12个潜在标志物中找到了三种特征靶标,还确认了纤维化前免疫细胞的的空间位置和功能状态,最终探究了COVID引发肺纤维化的机制,发现了治疗COVID引发的肺纤维化的潜在方案。

 

自身免疫病研究

1. Mayer AT, Holman DR, Sood A et al. A tissue atlas of ulcerative colitis revealing evidence of sex-dependent differences in disease-driving inflammatory cell types and resistance to TNF inhibitor therapy. Sci Adv. 2023 Jan 20;9(3):eadd1166. (IF=13.6)

本研究使用空间原位单细胞蛋白组学技术(PhenoCycler-Fusion)对溃疡性结肠炎患者临床活检样本进行了空间邻域分析,建立了溃疡性结肠炎组织微环境的空间图谱并总结了TNF抑制剂治疗时细胞邻域的变化。为溃疡性结肠炎患者治疗响应程度的预测提供了见解。

2. Han D, Lee AY, Kim T et al. Microenvironmental network of clonal CXCL13+CD4+ T cells and regulatory T cells in pemphigus chronic blisters. J Clin Invest. 2023 Oct 10:e166357. (IF=15.9)

本研究使用空间原位单细胞蛋白组学技术(PhenoCycler-Fusion)研究了CXCL13+CD4+ T细胞的微环境和空间组织结构,发现了CXCL13+CD4+ T细胞周边细胞的分布情况,为CXCL13+CD4+ T细胞活化扩增作为三级淋巴结构形成的重要驱动因素提供了重要见解。

 

其他疾病研究

1. Palla AR, Ravichandran M, Wang YX et al. Inhibition of prostaglandin-degrading enzyme 15-PGDH rejuvenates aged muscle mass and strength. Science. 2021 Jan 29;371(6528):eabc8059. (IF=56.9)

本研究使用空间原位单细胞蛋白组学技术(PhenoCycler-Fusion)对小鼠肌肉组织进行了空间原位表型分析,确定了肌肉组织微环境中15-PGDH的主要来源细胞,发现了15-PGDH在肌肉衰减征中的作用机制,提出了靶向15-PGDH可以有效缓解肌肉衰减征的重要结论。

2. Le Coz C, Oldridge DA, Herati RS et al. Human T follicular helper clones seed the germinal center-resident regulatory pool. Sci Immunol. 2023 Apr 14;8(82):eade8162. (IF=24.8)

本研究使用空间原位单细胞蛋白组学技术(PhenoCycler-Fusion)对扁桃体样本进行了细胞邻域分析,深度解析了滤泡调节性T细胞的异质性,发现了表征Tfr细胞来源的关键标志物,同时解释了扁桃体生发中心Tfr细胞的功能机制。

3. Barreby E, Strunz B, Nock S et al. Human resident liver myeloid cells protect against metabolic stress in obesity. Nat Metab. 2023 Jul;5(7):1188-1203. (IF=20.8)

本研究使用空间原位单细胞蛋白组学技术(PhenoCycler-Fusion)全面阐述了肥胖者机体的肝脏髓系细胞的异质性,说明了肝脏髓系细胞在肥胖相关代谢疾病早期阶段的重要作用,为非酒精性脂肪性肝炎的机制研究和治疗提供了依据。

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发布时间:2023-06-09 17:38:30
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