| 免疫細胞，尤其是T細胞，在激活和分化過程中，其代謝表型會發(fā)生顯著變化——這些代謝表型的變化與免疫細胞執(zhí)行的功能和其命運是相關的，研究這些代謝表型的變化有助于深入了解免疫細胞對抗病原體和癌細胞的方式。免疫代謝組學是代謝與免疫相結(jié)合的研究領域，近年來發(fā)展迅速。研究免疫細胞的代謝，首先要能夠便捷及時且明確地分析不同免疫細胞(如T細胞、B細胞、樹突狀細胞和巨噬細胞)的代謝狀態(tài)。在過去的幾十年里，包括流式細胞術、細胞外流量分析、質(zhì)譜法、單細胞RNA測序和質(zhì)譜流式細胞術等各種各樣的技術被有用于免疫代謝的研究，分析對象從蛋白質(zhì)到代謝物到脂質(zhì)到RNA，可以從不同方向了解免疫細胞代謝。
活細胞的新陳代謝研究
研究活細胞的新陳代謝，安捷倫的Seahorse技術是便捷實用、經(jīng)濟的選擇。Seahorse是借助熒光基團同時分析細胞周圍介質(zhì)中的氧氣消耗率和質(zhì)子釋放，來測量細胞的兩種主要能量途徑——線粒體呼吸和糖酵解，這種方式使研究人員能夠?qū)崟r了解活細胞的生物能量狀態(tài)，而無需添加標簽。Seahorse技術允許在96孔板中對活細胞進行簡便且經(jīng)濟的分析，可以使用內(nèi)置注入口來評估某種代謝調(diào)節(jié)物對細胞的直接“即時”影響，可以很快提供結(jié)果。與Agilent XF T 細胞代謝分析試劑盒結(jié)合使用時，Seahorse提供了多參數(shù)輸出，豐富的功能數(shù)據(jù)可以完全表征T細胞代謝譜。這些信息還可以作為一種常規(guī)檢測方法，用于優(yōu)化T細胞衍生療法的設計和制造。
研究免疫細胞中的蛋白質(zhì)、代謝物和脂質(zhì)
質(zhì)譜法用于蛋白質(zhì)組學研究的優(yōu)勢包括其特異性和靈敏度低至單分子水平，特別是高分辨率質(zhì)譜法。在過去的幾年里，對整個蛋白質(zhì)組的高分辨率質(zhì)譜研究已經(jīng)深入了解了T細胞在免疫反應過程中如何在葡萄糖和脂肪酸代謝之間轉(zhuǎn)換?；诎l(fā)現(xiàn)的定量蛋白質(zhì)組學側(cè)重于識別蛋白質(zhì)，并測量多個樣本集相對豐度的變化。免疫代謝研究中正在采用幾種基于發(fā)現(xiàn)的技術，包括細胞培養(yǎng)中氨基酸的穩(wěn)定同位素標記(SILAC)、串聯(lián)質(zhì)量標簽的等壓標記(TMT)和無標記定量(LFQ)。代謝標記的優(yōu)點是它可以以高精度確定蛋白質(zhì)的變化。此外，TMT方法允許研究人員在一次運行中復用多達18個樣本。
質(zhì)譜法非常適合于高通量鑒定和定量代謝物和脂質(zhì)。賽默飛世爾科學公司組學應用高級主管Thomas Moehring認為:“高分辨率和精確的儀器，如基于軌道阱的質(zhì)譜儀，在這類應用中是理想之選。。。當與液相色譜或氣相色譜等分離方法相結(jié)合時，它們可以提供一組敏感而可靠的數(shù)據(jù)，從中可以以可重復的方式識別和量化代謝物和脂質(zhì)。”
單細胞分析
許多主要的免疫代謝研究都是針對批量樣本的分析，但就如大廠里的員工雖然遠看長得差別不大但實際各司其職、作用不同，免疫細胞特別是T細胞的豐富多樣性使得研究人員對細胞群體中的單個細胞行為尤為感興趣。單細胞分析同樣可以在免疫代謝研究中大顯身手。“單細胞分析可以更好地了解特定細胞類型在引入疾病或治療時發(fā)生的情況。”
單細胞RNA測序(scRNA-seq)是當下大熱的單細胞分析方法之一，可以高通量運行同時在每個細胞中檢測多達5000個基因的轉(zhuǎn)錄組信息，雖然轉(zhuǎn)錄數(shù)據(jù)可能不一定是新陳代謝的直接代表，但可以提供與代謝相關的蛋白質(zhì)的有用線索，甚至幫助找出導致新陳代謝變化的相關線索。10x Genomics先進的單細胞分析技術除了可以開展高分辨率的免疫細胞表征，其實更有意思的是Chromium scFFPE-seq、空間分析（Visium FFPE）和Xenium原位分析解決方案，研究人員能夠采用三重互補技術對FFPE組織塊進行分析——從而了解在實際病理組織中免疫細胞的代謝相關基因轉(zhuǎn)錄組線索與所在空間位置之間的關系，更深入理解免疫細胞在不同的位置下代謝與功能之間的關系。
單細胞蛋白質(zhì)的高通量分析仍處于起步階段。高通量單細胞分離技術的發(fā)展使得高通量單細胞蛋白質(zhì)組學/單細胞質(zhì)譜逐漸可行。例如cellenONE的proteoCHIP LF 48就是為單細胞質(zhì)譜分析而開發(fā)的自動化完整解決方案，能夠借助顯微鏡圖像以無標簽的方式實現(xiàn)選擇和分離感興趣的單個細胞樣品制備，分離后的細胞可直接連接到 LC-MS/MS系統(tǒng)的自動進樣器中進行后繼的單細胞質(zhì)譜分析
更強大的是質(zhì)譜流式細胞術（質(zhì)譜流式），一種高通量單細胞蛋白質(zhì)分析技術。它利用稀有金屬標簽抗體標記細胞表面和內(nèi)部的蛋白標志物，通過飛行時間(TOF)質(zhì)譜儀和檢測器進行單細胞分析。由于采用穩(wěn)定的金屬標簽和質(zhì)譜檢測系統(tǒng)，質(zhì)譜流式各檢測通道之間幾乎沒有重疊，背景可以忽略不計，輕松實現(xiàn)單個細胞超過 40 種蛋白的同時檢測，系統(tǒng)全面地分析病理狀態(tài)下各類免疫細胞在表型和功能上的變化。 近年來已在200多個臨床試驗中使用，取得了令人興奮的進展。
Standard BioTools™蛋白質(zhì)組學產(chǎn)品營銷總監(jiān)Marla Lubinsky表示::“考慮到質(zhì)量細胞術不像熒光流式細胞術那樣受到自身熒光或光譜重疊的影響，它可以獲得更可靠的高參數(shù)免疫分析見解。” 研究人員可以使用Maxpar®Direct™免疫分析分析™輕松地將免疫分析添加到他們的研究中，這是一種經(jīng)過驗證的30個標記的免疫分析分析，分析時間僅為5分鐘。“這種全面可靠的免疫分析方法縮短了獲得結(jié)果的時間，降低了大型研究的成本。”
組合不同技術，建立最佳方法
“這些不同的技術提供了不同的見解，因此它們相輔相成，提供了一個更完整的故事。所以，它們都是重要的途徑。” 根據(jù)研究的需要選擇適合的技術組合，必將為免疫代謝研究帶來新的突破。
（文章來源：www.ebiotrade.com）
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