单细胞免疫组库测序_武汉生物样本库有限公司 -建设武汉国家级人类遗传资源库

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单细胞免疫组库测序

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单细胞免疫组库测序

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Q&A

2015年，10x Genomics发布了基于微流控和油滴包裹技术的Chromium 单细胞系统平台，可实现高通量的单细胞转录组和单细胞V(D)J测序。不但可以将TCR/BCR双链完美匹配，获得TCR/BCR双链组成情况，而且可以细化到单细胞水平，同时获得5’端转录组信息。

10x Genomics新推出的“单细胞免疫谱分析”利用其微流控芯片制备单细胞体系，选择5'端接头的通用引物和免疫分子恒定区的巢式引物进行V(D)J富集，实现在单细胞水平，对成对的重链和轻链（B细胞）或α和β链（T细胞）进行全长测序，为免疫组库全面、系统的研究提供了高效的技术平台，对疾病发生、发展的分子机制研究有重要的意义。

　　样本类型

　　动物组织、血液等其他体液、单细胞悬液、细胞系等。

　　实验流程

10x Genomics单细胞免疫组库实验流程

　　分析流程

单细胞VDJ免疫组库生信分析流程图

　　应用方向

　　a.抗体的鉴定和新抗体的发现;

　　b.揭示Ig库的发展，绘制全局Ig库;

　　c.研究传染性疾病，如感染发展中的抗体进化谱系等;

　　d.研究免疫失调疾病的V(D)J重组倾向性，寻找免疫失调疾病的生物标记物;

　　e.癌症早期检测、癌症进程和复发诊断的标记物以及肿瘤免疫机制的研究。

产品优势

　　a.识别和描述罕见细胞类型和生物标志物;

　　b.分析组织微环境、疾病进展和药物免疫反应;

　　c.对新抗原进行大规模抗体和TCR发现

　　d.通过测量免疫细胞表型来描述对感染的免疫反应;

　　e.通过大规模单细胞V(D)J+表达谱测序，降低单个细胞成本;

　　f.提供流式分选服务，实现免疫细胞目的分选。

　　案例一单细胞测序绘制溃疡性结肠炎肠道CD8+ T细胞图谱

　　结肠中的淋巴细胞，如组织驻留记忆CD8+ T细胞，可对重复抗原暴露快速反应。然而，它们的细胞表型以及它们驱动免疫调节和炎症的机制仍不清楚。研究人员使用单细胞免疫组库测序和mass cytometry，绘制了健康结肠和溃疡性结肠炎(UC)中CD8+ T细胞的细胞图谱。研究发现CD8+ T细胞组成存在广泛的异质性，包括扩张效应细胞和post-终末分化的效应CD8+ T细胞。UC相关的CD8+效应T细胞可以触发组织破坏并产生肿瘤坏死因子TNF-α，而post-终末分化的效应CD8+ T细胞能获得先天信号以发挥调节功能，可能缓解过度炎症。本研究确定了健康和UC的结肠CD8+ T细胞表型，确定了它们的克隆关系，并描述了UC中表达IL-26的功能失调的终末分化CD8+ T细胞，后者在IL-26转基因小鼠模型中可以减轻急性结肠炎的症状。

Reference：Corridoni D, Antanaviciute A, Gupta T, et al. Single-cell atlas of colonic CD8+ T cells in ulcerative colitis[J]. Nat Med,2020,91480-1490.

　　案例二肿瘤免疫治疗诱发结肠炎症的分子途径

　　使用针对PD-1和CTLA-4抑制性受体的特异性抗体进行检查点阻断可在多种人类癌症中诱导持久应答，但也可诱导严重的炎症毒性。近60%的PD-1和CTLA-4抗体联合治疗的患者出现严重的治疗限制毒性，这些免疫相关毒性的细胞和分子机制尚不清楚，延缓了最佳的临床治疗时机。

　　本文研究者采用10x免疫组库测序及流式细胞分析免疫治疗后的肿瘤病人的肠道样本，对结肠炎中的免疫细胞进行了全面的分析。结果表明具有高度细胞毒性和增殖状态的CD8+T细胞的显著积累，但没有调节性T细胞耗竭的证据。T细胞受体 (TCR) 序列分析表明，大部分与结肠炎相关的CD8+ T细胞来自组织驻留群体，这解释了治疗开始后结肠炎症状早发的原因。分析还确定了细胞因子、趋化因子和表面受体，它们可以作为结肠炎以及检查点阻断的其他潜在炎症副作用的治疗靶点。

Reference：Luoma AM,Suo S,Williams HL,et al.Molecular Pathways of Colon Inflammation Induced by Cancer Immunotherapy[J].Cell,2020,3:655-671.e22.

　　案例三通过对恢复期患者B细胞的高通量单细胞测序鉴定出抗SARS-CoV-2的有效中和抗体

　　COVID-19大流行迫切需要治疗和预防干预。本研究报告了通过高通量单细胞 RNA和V(D)J测序对60名恢复期患者的富含抗原的B细胞进行快速鉴定的SARS-CoV-2中和抗体。研究从8,558种抗原结合IgG1+克隆型中，鉴定出14种有效的中和抗体，其中最有效的一种是BD-368-2，其对伪型和真实型SARS-CoV-2的IC50分别为1.2和15 ng/mL。BD-368-2在SARS-CoV-2感染的hACE2转基因小鼠中也显示出强大的治疗和预防功效。此外，与刺突-胞外域三聚体复合的中和抗体的3.8Å冷冻电镜结构显示抗体的表位ACE2结合位点重叠。根据预测，证明了SARS-CoV-2中和抗体与SARS-CoV中和抗体具有相似的CDR3H结构。研究表明，通过高通量B细胞测序可以有效地发现人类中和抗体以应对流行性传染病。

Reference：Cao Y, Su B, Guo X , et al. Potent neutralizing antibodies against SARS-CoV-2 identified by high-throughput single-cell sequencing of convalescent Patients' B cells[J]. Cell, 2020.