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免疫细胞抗原特异性的高通量检测方法

2022-11-24 10:36:56
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  确定单个T细胞识别的多肽对理解和治疗免疫相关疾病非常重要。传统的流式细胞术的方法受限于荧光信号通路的限制,在一个样本中只能同时筛选10-100个不同的T细胞特异性,这种方法并不适用于高通量大规模的T细胞特异性检测。Immudex公司使用对MHC多聚体标记独特DNA条形码的技术将高通量筛选单个样本中的免疫细胞特异性变为可能,这个技术还可以帮助我们检测针对病毒或癌症限制性抗原的低频T细胞;检测到新表位特异性T细胞;可用于各种疾病和小型临床样本的T细胞的特性识别。 通过使用DNA条形码标签技术可以大大提高我们检测通量和检测灵敏度,其有潜力检测进行~1010种的不同标记检测,消除了使用荧光或金属标签技术的局限性。

  01

  T细胞的抗原特异性的大规模检测

  将连有DNA标签序列的MHC复合物结合在带有PE荧光基团的糖基骨架上,对DNA条形码进行组合设计提供了一个适用于大型文库筛选的系统,通过这种设计,可以生成至少5.8 x106种不同的条形码。并且可以通过DNA标签序列上的UMI标签对细胞上结合的MHC复合物结合数量进行定量统计,避免PCR扩增偏好性影响。对结合了MHC模拟复合物的T细胞,我们首先可以通过MHC聚合物上的PE荧光信号通过流式进行富集,然后对MHC聚合物上的DNA标签进行富集建库,通过测序来实现T细胞特异性高通量检测。

  02

  检测肿瘤反应性T细胞

  为了证明使用DNA条形码MHC多聚体检测肿瘤限制性pMHC特异性T细胞的可行性,作者设计了167个黑色素瘤相关肽和8个病毒衍生肽的MHC复合物文库,对11例黑色素瘤患者的淋巴浸润T细胞进行了检测分析。其中8例中检测到大量对黑素瘤相关抗原有应答的T细胞群。当使用相同的黑色素瘤相关表位库来分析健康供体队列中的T细胞时,检测到的应答很少。在黑色素瘤样本中,与荧光标记的MHC多聚体(n = 16)相比,基于DNA条形码的筛查可检测出更多的黑色素瘤特异性T细胞群(n = 45)。

  03

  在小型临床样本中对肿瘤相关的T细胞检测

  多重T细胞检测技术的一个主要优点是可以在不需要淋巴细胞扩增的情况下确定小生物样本中抗原特异性T细胞的组成。作者利用DNA条形码MHC多聚体的高通量筛选能力,研究了来自两名转移性黑色素瘤患者的不同样本中T细胞应答的动态,这两名患者参与了一项使用体外扩增肿瘤浸润的淋巴细胞的2期治疗试验。检测了未扩增的ITLs和扩增后的ITLs,虽然在未扩增样本中可以直接获得的淋巴细胞非常少(MM01和MM02的淋巴细胞分别为18,000和48,000),但依然检测了几种与黑色素瘤相关的T细胞特异性并且和扩增后的TILs以及移植后的外周血中检测到T细胞特异性的组成大体相似。从而验证了在小型临床样本中应用的可行性。

  04

  新表位特异性T细胞的检测

  突变衍生的新表位被认为是由T细胞介导的肿瘤排斥反应的重要靶点,预测的新表位(基于这些种系患者的HLA谱)与免疫检查点抑制剂治疗后的临床结果呈正相关。因此,识别新表位限制T细胞的有效工具具有潜在的预后和治疗价值。作者分析了来自两名非小细胞肺癌(NSCLC)患者的样本,以检测T细胞对包含癌特异性突变的预测HLA结合肽序列的识别。使用DNA条形码标记MHC多聚体技术,我们在这两例患者中观察到9个新表位特异性T细胞群和1个病毒特异性T细胞群。

  05

  与10x单细胞平台整合的多组学检测

  目前immudex公司基于DNA标签技术的MHC多聚体产品dCODE Dextramer也可以适配10x免疫组产品。在制备好细胞悬液后将细胞悬液和有标签标记MHC复合物进行孵育,10x Gelbeads上的捕获序列在捕获mRNA分子的同时也会捕获MHC分子上的标签序列,这样通过后期数据分析我们在知道免疫细胞转录组信息的同时,还可以通过MHC分子上的标签序列了解免疫细胞的抗原特异性,同时我们还能够通过10x VDJ文库的检测知道这类特异性免疫细胞的VDJ序列,实际上通过这种检测方法对我们得到的VDJ序列进行了特异性验证。后续如果需要进一步的深入研究,我们可以选取这些特异性的VDJ序列去构建细胞株得到大量的特异性的免疫细胞。

  参考文献

  Amalie Kai Bentzen. et al. Large-scale detection of antigen-specific T cells using peptide-MHC-I multimers labeled with DNA barcodes. Nature Biotechnology volume 34, pages1037–1045 (2016). doi.org/10.1038/nbt.3662


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