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Analytical Chemistry:华大研究院完成单细胞水平的抗原特异性T细胞高通量功能筛选

发布日期:2021/12/13

12月1日,由深圳华大生命科学研究院和深圳大学联合在Analytical Chemistry 期刊发表题为“High-Throughput Functional Screening of Antigen-Specific T Cells Based on Droplet Microfluidics at a Single-Cell Level” 的研究论文。该研究通过对液滴微流控、荧光细胞报告系统的整合,以及华大自主的单细胞DNBelab C4技术平台,实现了在单细胞水平高通量筛选肿瘤抗原特异性TCR-T,为促进肿瘤T细胞疗法开发提供高通量TCR筛选以及细胞功能评估工具。



Analytical Chemistry 官网截图


过继性T细胞治疗技术(Adoptive T cell therapy,ATC)具有良好的肿瘤靶向性,其中嵌合抗原受体T细胞(CAR-T)免疫疗法已在B细胞淋巴瘤治疗中取得巨大的成功,但是,潜在脱靶效应制约ATC在临床的使用。近年来,随着肿瘤新抗原理论的提出和抗原鉴定技术的发展,在理论上具有更加显著靶向性的新抗原特异性TCR-T细胞技术引起了广泛关注。同时,大量研究也显示TCR-T疗法在实体瘤治疗中具有较大潜力。但是,人体T细胞受体(T cell receptor,TCR)以及潜在抗原的高度多样(个体TCR种类约10的6次方到10的7次方),制约TCR-T技术的发展和临床应用。因此,如何鉴定TCR和抗原之间的特异性识别关系成为重要课题。


研究通过在TCR-T细胞中转入荧光报告基因,采用微液滴包裹技术,令单个TCR-T细胞和靶细胞共孵育,当TCR识别抗原后,细胞内荧光蛋白表达,实现单细胞水平的TCR-T识别功能表征。随后,借助微液滴筛选高通量富集肿瘤抗原特异性TCR-T细胞,并进行单细胞组学分析,实现单细胞水平的功能检测。


肿瘤抗原特异性TCR筛选平台流程图

基于上述技术路线,研究实现:1)单细胞水平的细胞功能表征,克服TCR-T细胞间潜在互相作用导致的荧光蛋白非特异性表达,并为后续建立检测多种TCR-T和多种抗原间互作的方法进行技术验证;2)建立一套基于荧光的微液滴筛选平台,能够灵敏地检测液滴内荧光信号;3)液滴内细胞状态控制,对富集后的TCR-T细胞进行单细胞转录组图谱绘制。此外,该研究也为后续基于液滴微流控技术检测TCR-T细胞和肿瘤细胞互作进行技术探索。


GFP阳性细胞的表型分析和筛选


单细胞水平解析抗原特异性 TCR-T 细胞的异质性

本研究为高通量研究TCR-T细胞功能提供了新工具。后续,课题组将基于液滴微流控技术,在高通量肿瘤抗原特异性TCR-T筛选、细胞抗肿瘤功能评估等方面进行更加深入的研究,为肿瘤T细胞治疗技术研发提供更加有效的工具。此外,课题组也将基于新技术平台,联合深圳华大生命科学研究院内、外部合作者,开展肿瘤免疫治疗评估、治疗方法开发等系列研究。


深圳华大生命科学研究院超级细胞研究所中国科学院大学在读博士生王诗雨、刘杨博士为论文共同第一作者,深圳大学李自达助理教授,深圳华大生命科学研究院刘亚博士和刘龙奇研究员为本文共同通讯作者。


本研究获得深圳市单细胞组学重点实验室、深圳市优秀青年科学基金和中国博士后科学基金资助。

论文链接

  • High-Throughput Functional Screening of Antigen-Specific T Cells Based on Droplet Microfluidics at a Single-Cell Level

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.analchem.1c03678