單細胞多組學技術在免疫與血液研究中的應用

一、單細胞免疫組庫測序：解析適應性免疫的細胞圖譜
單細胞免疫組庫測序（常稱為單細胞VDJ測序），是一種在單細胞層面對免疫組庫進行全面解析的技術。它能夠在同一細胞中同步獲取數(shù)百至數(shù)萬個T細胞或B細胞的基因表達信息及其免疫受體序列，從而實現(xiàn)對適應性免疫反應的高精度聯(lián)合分析。

機體的適應性免疫具有識別并應對多種抗原的能力，其核心機制依賴于T細胞受體（TCR）與B細胞受體（BCR）對抗原的特異性識別與應答激活。為應對復雜的抗原環(huán)境，TCR與BCR呈現(xiàn)出極高的多樣性，其多樣性主要由V(D)J基因片段的隨機重排所產生。因此，免疫組庫分析的關鍵在于解析這些V(D)J片段的序列組成與特征。

目前，該技術已廣泛應用于腫瘤微環(huán)境解析、感染性疾病研究、免疫治療監(jiān)測與開發(fā)等多個前沿領域，為深入理解免疫應答機制提供了有力的工具支持。

二、從標準化流程到多領域應用
單細胞免疫組庫實驗為免疫學研究提供了從樣本到數(shù)據(jù)分析的完整解決方案。其標準化流程涵蓋樣本處理、文庫構建與數(shù)據(jù)分析等關鍵環(huán)節(jié)，并在多個前沿研究領域展現(xiàn)出廣泛的應用價值。

在實驗流程中，樣本經過預處理后，通過單細胞分離、cDNA合成與模板轉換、V(D)J靶向擴增及文庫構建等步驟，最終完成高通量測序。流程中設有多個質量控制點（如“1st Stopping Point”、“2nd Stopping Point”），并針對T細胞與B細胞的VDJ區(qū)域分別進行特異性擴增，以確保數(shù)據(jù)的準確性與完整性。

在應用層面，該技術已成功應用于多個重要研究方向，包括：

• 腫瘤免疫：測定腫瘤新抗原特異性免疫組庫；
• 移植免疫：解析移植后免疫應答與排斥反應；
• 感染免疫：研究抗感染過程中的特異性抗體與T細胞反應；
• 自身免疫病：探索自身免疫性疾病中的異常免疫組庫特征。

典型研究案例進一步印證了其科學價值。例如，通過VDJ測序結合轉錄組分析，揭示了流感病毒特異性細胞毒性T細胞的TCR使用特征與功能狀態(tài)（doi: 10.1038/s41590-021-01084-z）；在COVID-19研究中，利用單細胞VDJ測序技術成功從中和抗體陽性B細胞中鑒定出高效中和抗體（doi: 10.1016/j.cell.2020.05.025）。

該技術為深入理解免疫應答的細胞與分子機制、發(fā)現(xiàn)診斷標志物與開發(fā)新型免疫療法提供了強有力的工具。

三、單細胞多組學研究揭示新標志物與細胞狀態(tài)
本研究利用單細胞多組學技術（Ab-seq結合全轉錄組測序）對造血系統(tǒng)進行了系統(tǒng)性解析，構建了一個高分辨率的單細胞蛋白-基因組參考圖譜。該圖譜旨在全面刻畫正常造血與白血病狀態(tài)下細胞的異質性、發(fā)育軌跡及功能狀態(tài)，為血液系統(tǒng)疾病的機制研究與臨床轉化提供重要的基礎數(shù)據(jù)支持。

實驗設計方面，研究團隊收集了包括3例年輕健康、3例年老健康以及3例急性髓系白血�。ˋML）患者的骨髓樣本。通過對樣本中的關鍵細胞亞群（如CD34+造血干/祖細胞和CD3+ T細胞）進行流式分選富集，并采用Ab-seq技術同時檢測最多達197種細胞表面蛋白標志物，結合單細胞全轉錄組測序（Whole Transcriptome Analysis, WTA），實現(xiàn)了對細胞基因表達與表面蛋白水平的同時獲取，構建出多維度的細胞狀態(tài)圖譜。

研究成果方面，該研究不僅獲得了覆蓋蛋白與基因表達的綜合單細胞圖譜，還實現(xiàn)了以下多方面的深入分析：

• 精細化細胞圖譜構建：通過多組學數(shù)據(jù)整合，系統(tǒng)比較了不同年齡健康人群與AML患者造血系統(tǒng)的細胞組成差異，并識別出在傳統(tǒng)分析中難以捕捉的稀有細胞亞群；
• 細胞發(fā)育軌跡驗證與拓展：結合流式分選與高精度轉錄組測序技術（Smart-seq2），進一步明確了紅系與髓系細胞在分化過程中的動態(tài)變化，驗證并完善了已知的發(fā)育路徑；
• 免疫檢查點表達解析：借助Ab-seq數(shù)據(jù)，全面描繪了免疫檢查點分子在造血細胞中的表達特征，為免疫調節(jié)機制研究提供了蛋白水平證據(jù)；
• ​新表面標志物發(fā)現(xiàn)與應用：研究鑒定了造血干/祖細胞（HSPC）在分化過程中新的表面標志物，這些發(fā)現(xiàn)豐富了流式分選的標記體系，提升了細胞分選與狀態(tài)識別的精準度。

該研究不僅構建了開放可訪問的數(shù)據(jù)資源平臺，還開發(fā)了配套的數(shù)據(jù)分析與可視化工具，支持用戶進行細胞類型特異性標志物篩選、數(shù)據(jù)驅動的流式分選策略設計以及多組學差異表達分析等。整體而言，這一工作為白血病機制解析、免疫治療靶點發(fā)現(xiàn)及血液系統(tǒng)疾病的精準診斷提供了重要的方法學支撐與科學依據(jù)。

四、單細胞免疫組庫測序服務哪個公司提供？
LabEx為您提供專業(yè)的單細胞免疫組庫測序（scVDJ-seq）解決方案，旨在全面解析您的免疫系統(tǒng)動態(tài)。免疫組庫（Immune Repertoire, IR）是指生物體在特定時間內，其免疫系統(tǒng)中所有功能性B細胞與T細胞克隆的集合，其多樣性核心在于B細胞受體（BCR）和T細胞受體（TCR）中V、D、J、C基因區(qū)段的復雜排列組合。我們的單細胞免疫組庫測序技術，能夠在單細胞精度下，一次性同步獲取成千上萬個淋巴細胞的天然VDJ全長序列、基因配對信息及其對應的單細胞轉錄組數(shù)據(jù)。這種高通量、高分辨率的解決方案，不僅能精確鑒定克隆型、評估克隆擴增與多樣性，還能直接關聯(lián)免疫細胞的克隆信息與其功能狀態(tài)（如細胞亞型、活化程度），極大地提升了在腫瘤免疫、自身免疫病、感染免疫及抗體開發(fā)等領域的研究深度與效率，為您揭示免疫應答的完整圖譜。

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