在過去的數(shù)十年間，人們通常是將一群細胞中的每個細胞都視為相同的細胞進行研究的。但是，對這群相同基因的研究往往會忽視掉每一個細胞的特征。因為即使是在擁有同樣細胞經(jīng)歷的細胞種群里，在轉(zhuǎn)錄或翻譯以及信號通路的噪聲方面，也存在著隨機波動，會形成內(nèi)在的異質(zhì)性。
這些在看似由相同細胞構(gòu)成的細胞種群里隱藏著的細胞-細胞之間的變異也許對疾病的產(chǎn)生和治療有著重要的意義。例如腫瘤細胞的異質(zhì)性在理解腫瘤的誘發(fā)、進展、轉(zhuǎn)移與治療應(yīng)答方面就有著重要作用。在臨床前藥物研發(fā)過程中，極小比例的一群細胞亞型也許會導(dǎo)致腫瘤的抗性，這些細胞亞型也許與腫瘤患者治療后的復(fù)發(fā)有關(guān)。
因此，隨著藥物變得越來越個性化，我們有更強的動機來更加準確地表示和理解單細胞以及這些不同的細胞亞型。對于細胞異質(zhì)性的認識已經(jīng)激發(fā)了人們對單細胞組學(xué)研究的熱情，這些組學(xué)包括基因組學(xué)、表觀基因組學(xué)、轉(zhuǎn)錄組學(xué)、蛋白質(zhì)組學(xué)和代謝組學(xué)及其內(nèi)在的相互作用。
而由耶魯大學(xué)的Sean Mackay和樊榮教授創(chuàng)立的Isoplexis公司的單細胞全生物信息分析預(yù)測平臺系統(tǒng)，正是瞄準了這些問題，其可以提供單個細胞水平的分析大數(shù)據(jù)。樊榮教授是耶魯大學(xué)的生物醫(yī)學(xué)工程終身教授，研究方向是單細胞分析技術(shù)和系統(tǒng)生物醫(yī)學(xué)，其研究組開發(fā)的單細胞32個細胞因子的同時檢測技術(shù)依然是目前的世界紀錄。
IsoPlexis公司的IsoCode芯片和IsoLight平臺就是樊榮教授開發(fā)的產(chǎn)品。IsoCode芯片內(nèi)含12000個用于捕獲單細胞的微型腔室，在每個微室內(nèi)預(yù)先鋪設(shè)好了針對特定分泌蛋白的不同抗體；利用雙抗夾心的原理識別不同的蛋白，讓研究人員能夠根據(jù)細胞分泌的蛋白質(zhì)對細胞進行特征分析，可同時分析多達32種不同的細胞因子，趨化因子和其他因子，同時也能對15種胞內(nèi)蛋白進行研究。
IsoPlexis獨特的蛋白條形碼檢測技術(shù)增加了其他技術(shù)無法提供的功能數(shù)據(jù)層。這些數(shù)據(jù)真實地反映了體內(nèi)免疫學(xué)信息，因為IsoPlexis的系統(tǒng)直接測量的是功能蛋白，而不是基于估計的測量。我們的系統(tǒng)使用超低樣本量運行單細胞和整體細胞的多通路全自動檢測。這使得研究人員能夠加速與體內(nèi)免疫學(xué)信息的相關(guān)性發(fā)現(xiàn)。
IsoPlexis獨特的蛋白條形碼檢測技術(shù)增加了其他技術(shù)無法提供的功能數(shù)據(jù)層。這些數(shù)據(jù)真實地反映了體內(nèi)免疫學(xué)信息，因為IsoPlexis的系統(tǒng)直接測量的是功能蛋白，而不是基于估計的測量。我們的系統(tǒng)使用超低樣本量運行單細胞和整體細胞的多通路全自動檢測。這使得研究人員能夠加速發(fā)現(xiàn)與體內(nèi)免疫學(xué)相關(guān)的信息。
IsoPlexis的單細胞蛋白質(zhì)組學(xué)IsoPlexis技術(shù)通過更加真實地反映體內(nèi)免疫學(xué)相關(guān)信息，助力疾病治療方案開發(fā)。通過血液"PBMC"活檢、多種類細胞分析和血清/CSF的功能蛋白檢測，預(yù)測了癌癥靶向治療、傳染病、細胞和基因治療等的治療效果，潛在生物標志物及全新靶點的開發(fā)。
臨床意義
●生存預(yù)測：在對38名轉(zhuǎn)移性黑色素瘤患者的研究中，IsoPlexis的血液生物標志物在百時美施貴寶公司和Nektar的Nktr-214檢查點抑制劑和IL-2激動劑的治療方案對比中，在第一周就預(yù)測無進展生存表現(xiàn)。此結(jié)果發(fā)布于2020癌癥免疫治療學(xué)會年會。
●炎癥預(yù)測：在發(fā)表在《Cell》雜志上有關(guān)COVID-19的研究中，IsoPlexis與ISB、默克、西雅圖財團合作利用單細胞細胞因子生物標志物，發(fā)現(xiàn)了COVID-19炎癥的獨特機制。
