《Nature Medicine》：单细胞蛋白质组学分析应用趋势

Hollings 癌症中心（Hollings Cancer Center，HCC）研究员Carsten Krieg博士望着他们实验室的新型Helios质谱流式细胞仪解释道，它能把细胞质加热到6000摄氏度，这种温度水平甚至媲美太阳表面。

　　

Krieg博士最近刚加入南卡罗莱纳大学医学院免疫学和皮肤病学系，他完成了一项有趣的创举——发明了一款用于人类免疫系统的“Instagram”。

“质谱流式细胞术（mass cytometry）灵敏度高，它能让您获得免疫系统的高清图片，结合人工智能和机器学习算法，这个复杂的系统实际上非常易于可视化操作。它的工作原理是采用稀有金属共轭抗体标记细胞表面和内部蛋白，由于生物组织内缺乏稀有金属，因此这项技术为目标检测提供了更大的灵敏度。”

在Helios平台内部，细胞被电感耦合等离子体（inductively-coupled plasma，ICP）电离，从每个被标记的细胞衍生出来的离子维持在离散云中，以接受质谱仪的检测。这种技术最多可同时检测100个细胞标志物，出于实际限制，研究人员推荐检测数量最好小于40个左右。研究人员利用人工智能和生物信息学创建了一个可读取结果的二维映射，相当于为数以百万计的血细胞创建了一款Instagram软件。

虽然如日中天的免疫疗法让人们对它抱有极大希望，但是，现实情况是绝大多数病人对其没有反应。Krieg希望用这项新技术来预测治疗反应。

Krieg和同事在2月期的《Nature Medicine》发表题为“High-dimensional single-cell analysis predicts response to anti-PD-1 immunotherapy”文章，报道这项技术在黑色素瘤患者单细胞分析检测方面的应用。

研究人员想知道，血液中的生物标志物鉴定是否能准确预测患者对免疫疗法产生的积极反应，从而让“无应答”患者尽快选择其他治疗手段，以免耽误时间。“这项技术将成为医生和医疗系统的得力决策工具，”Krieg说。

最近的研究发现，转移性黑色素瘤患者外周血中的单核细胞（classical monocytes）可能是检测抗PD-1免疫检查点疗法能否对患者起效的潜在生物标志物。“令人惊讶的是，在免疫疗法治疗前，我们就清楚地观察到应答者体内的单核细胞频率分布高于非应答者。”

他们将继续黑色素瘤方面研究，进而将此技术应用于其他癌症，包括头颈癌、胃肠道癌以及肺癌。

除了筛查生物标志物，Krieg说，科学家们还可以利用Helios研究组织和肿瘤微环境的细胞相互作用。“患者治疗前和治疗中的Instagram图片都记录在案，这种类似Facebook式的记录方式让您随时随地获取免疫系统图片，同时还能获得上下文信息。”

“继DNA和转录组学以后，蛋白质组学是癌症研究趋势，”Krieg说。“我们兴奋地发现这项技术方便了免疫细胞与免疫细胞或肿瘤细胞相互作用研究。我们正站在全局角度，研究体内整个免疫系统网络的所有细胞，以及它们对周围环境和免疫疗法的细微反应。”

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原文检索：High-dimensional single-cell analysis predicts response to anti-PD-1 immunotherapy

（生物通：伍松）