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单细胞转录-蛋白组共检测与流式化分析技术的原理、优势及标志物体系

2026-07-29     来源:本站     点击次数:92

随着单细胞测序技术的普及,生命科学研究已实现从群体到单个细胞的分辨率跃升,但仅依靠转录组信息仍存在固有局限:免疫细胞的谱系划分、功能分型与激活状态高度依赖表面蛋白标志物的表达,而大量关键分化抗原、趋化因子受体的转录本丰度极低,仅通过转录组测序易出现分群模糊、功能误判等问题。单细胞抗体偶联测序(Ab-seq)技术实现了同一细胞内转录组与表面蛋白组的同步捕获,结合基于流式细胞术逻辑的数据分析体系,为免疫细胞异质性解析提供了兼顾精准度与可读性的全新解决方案。

一、单细胞转录 - 蛋白共捕获的技术原理与标志物体系
1.1 核心技术原理
该技术基于微球介导的单细胞捕获体系( BD Rhapsody 细胞捕获平台),其核心在于 “一珠一码,双组学同步捕获”:每个细胞捕获微球携带唯一的细胞条形码(Cell Barcode),并同时固定两类功能寡核苷酸序列 —— 一类为 poly (dT) 结构,用于捕获细胞内的 mRNA 并启动反转录;另一类为抗体特异性识别序列,可结合偶联了寡核苷酸标签的抗体蛋白。

当单个细胞被捕获并裂解后,细胞内的 mRNA 与结合在细胞膜表面的抗体 - 寡核苷酸复合物会同时被同一微球捕获。二者经反转录生成的 cDNA 共享完全相同的细胞标签,因此在测序后可精准回溯至同一个原始细胞,真正实现 “同一个细胞,同时产出转录组与蛋白表达谱”。

与单独全转录组扩增(WTA)相比,WTA 联合 Ab-seq 的方案可显著提升细胞分群分辨率。在 UMAP 降维可视化中,引入蛋白表达信息后,细胞亚群的边界更清晰,可有效区分仅靠转录组无法识别的精细亚群,尤其对髓系细胞、T 细胞功能亚群等分群效果提升显著。

1.2 标志物体系
针对模式动物与临床研究需求,该技术已形成成熟的模块化标志物 panel:
  • 小鼠体系:覆盖 34 项核心蛋白指标,全面覆盖 B 细胞、树突状细胞(DC)、粒细胞、巨噬细胞、单核细胞、NK 细胞、T 细胞等主要免疫谱系,可满足基础免疫分群与疾病模型研究的核心需求。
  • 人源体系:包含 203 项现货蛋白指标,采用模块化组合设计:基础谱系模块覆盖核心免疫细胞分群标志物,T 细胞、B 细胞、NK 细胞、髓系细胞、树突状细胞等专项模块支持精细亚群划分,同时配备免疫检查点、肿瘤相关靶点等功能模块,可灵活适配肿瘤免疫、自身免疫、感染免疫等多方向研究。
   
二、Ab-seq 数据的流式化分析:打通组学与传统免疫学的语言壁垒
传统单细胞多组学分析依赖无监督降维聚类,虽具备发现新细胞亚群的能力,但与免疫学研究者长期沿用的流式细胞术 “逐级门控” 研究体系存在认知壁垒,组学结果向功能实验的转化成本较高。将 Ab-seq 的蛋白定量数据按照流式设门逻辑进行分析,可实现组学数据与传统免疫学研究的无缝对接。

2.1 逐级门控的分析流程
该分析体系完全复刻流式细胞术的经典圈门逻辑,从总细胞群体到功能亚群逐层细化,结果呈现形式与传统流式高度一致:
(1)基础质控与谱系圈定:从全部测序事件出发,依次完成单细胞事件筛选、活细胞圈门、CD45 + 免疫细胞富集,再通过 CD3 表达圈定总 T 细胞;最终基于 CD4 与 CD8 的蛋白表达,划分 CD4 + 辅助性 T 细胞与 CD8 + 细胞毒性 T 细胞两大群体,并可结合 CD45RA、CCR7 等标志物进一步区分初始 T 细胞、中央记忆 T 细胞、效应记忆 T 细胞等分化状态。

(2)CD4+ T 细胞功能亚群解析:在 CD4 + 细胞群内,通过 CXCR3、CCR6、CRTH2 等趋化因子受体,以及 CD25、CD45 等功能标志物,精准划分 Th1、Th17、Th2、Treg 等经典功能亚群,直接定量各亚群占比,无需依赖转录组特征基因的间接推断。

(3)CD8+ T 细胞分化状态解析:在 CD8 + 细胞群内,基于 CCR7 与 CD45RA 的蛋白表达水平,系统区分初始 T 细胞(Tn)、中央记忆 T 细胞(Tcm)、效应记忆 T 细胞(Tem)等分化阶段,精准刻画 T 细胞的分化轨迹与免疫应答状态。

2.2 流式化分析的核心优势
  • 结果高度可靠:Ab-seq 的蛋白定量结果与传统流式检测结果具有极强的相关性,数据准确性与稳定性已得到充分验证;
  • 解读门槛更低:以免疫研究者熟悉的流式散点图形式呈现结果,无需深厚的生物信息学背景即可快速解读细胞亚群的组成与组间变化;
  • 分析策略灵活:支持完全自定义的设门策略,可根据研究目标调整门控逻辑,适配不同疾病模型与研究方向的个性化分析需求;
  • 可重复性优异:蛋白定量结果稳定,批次效应可控,可直接用于跨样本、跨批次的平行比较分析。

  
三、从组学发现到功能验证:构建完整研究闭环
单细胞转录 - 蛋白共检测技术的价值不止于细胞分群,更可通过多维度分析与下游实验串联,形成 “发现 - 验证 - 机制解析” 的完整研究链条:
(1)差异细胞亚群鉴定:通过组间比较分析,快速定位疾病发生、药物干预等因素诱导的差异细胞亚群,精准锁定稀有功能细胞群;
(2)关键靶点与通路解析:结合转录组与蛋白的双组学信息,交叉验证筛选细胞亚群的关键功能分子与调控通路,有效降低单组学分析的假阳性偏差;
(3)细胞间通讯网络构建:基于配体 - 受体在转录与蛋白层面的双重表达证据,更可靠地解析组织微环境中细胞间的相互作用网络;
(4)多手段功能验证闭环:筛选获得的候选细胞亚群与功能靶点,可进一步通过流式细胞术(FACS)分选、免疫组化 / 免疫荧光(IHC/IF)组织定位、多因子检测分泌表型验证等实验完成功能确认,实现从组学发现到机制验证的完整研究闭环。 

单细胞多组学服务哪里有?
作为深耕生物医学检测服务的专业平台,乐备实(LabEx)可为科研工作者提供完整的单细胞转录 + 蛋白共检测与深度分析服务。平台现备有人源 203 项、小鼠 34 项现货蛋白标志物,覆盖免疫、肿瘤、神经退行性疾病、代谢疾病等多个研究领域,可灵活组合适配不同课题需求;同时提供 Ab-seq 数据的流式化分析方案,将复杂组学数据转化为免疫学研究人员熟悉的呈现形式,大幅提升数据解读效率。从单细胞多组学测序、多维度整合生物信息分析,到流式分选、免疫组化、多因子检测等下游验证实验,乐备实可提供一站式全流程服务,助力研究者高效完成从细胞异质性解析到分子机制验证的完整研究路径,加速科研成果产出。

乐备实(上海优宁维生物科技股份有限公司旗下全资子公司),是国内专注于提供高质量蛋白检测以及组学分析服务的实验服务专家,自2018年成立以来,乐备实不断寻求突破,公司的服务技术平台已扩展到单细胞测序、空间多组学、流式检测、超敏电化学发光、Luminex多因子检测、抗体芯片、PCR Array、ELISA、Elispot、PLA蛋白互作、多色免疫组化、DSP空间多组学等30多个,建立起了一套涵盖基因、蛋白、细胞以及组织水平实验的完整检测体系。

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