單細(xì)胞TCR/BCR測序
Single Cell V(D)J Sequencing
Single Cell V(D)J Sequencing
單細(xì)胞免疫組庫測序一次實(shí)驗(yàn)可以同時(shí)檢測近萬個(gè)細(xì)胞,可在一個(gè)樣本中同時(shí)獲5'端mRNA表達(dá)譜、TCR和BCR的信息,結(jié)合基因的表達(dá)譜和V(D)J數(shù)據(jù)進(jìn)行復(fù)雜組織樣本的影響免疫應(yīng)答分析,監(jiān)測免疫療法的效果,研究疾病發(fā)生和發(fā)展的分子機(jī)制。
1. 成熟的實(shí)驗(yàn)體系:單次實(shí)驗(yàn)可完成1,000–10,000個(gè)細(xì)胞的文庫構(gòu)建,同步獲得轉(zhuǎn)錄組與免疫組(TCR/BCR)數(shù)據(jù),累計(jì)項(xiàng)目經(jīng)驗(yàn)2000+。
2. 標(biāo)準(zhǔn)化全流程質(zhì)控:具備完善的免疫組庫測序流程,支持V(D)J全長序列的配對信息獲取,確保數(shù)據(jù)準(zhǔn)確可靠。
3. 個(gè)性化數(shù)據(jù)分析與可視化:提供專業(yè)的免疫組庫數(shù)據(jù)分析服務(wù),結(jié)合單細(xì)胞分析云平臺,可一鍵生成交互式動(dòng)態(tài)報(bào)告。
4. 成果支持與學(xué)術(shù)影響力:相關(guān)測序經(jīng)驗(yàn)已助力多項(xiàng)高水平SCI論文發(fā)表,具備較強(qiáng)的科研支撐能力。
樣本類型:
組織、血液、培養(yǎng)的細(xì)胞系、制備好的單細(xì)胞懸液
注:若客戶樣本為組織,烈冰將盡可能提供技術(shù)及實(shí)驗(yàn)上的幫助。
取樣大?。?br>
1.新鮮組織:50-100mg,體積約黃豆粒大?。ㄒ暯M織情況而定);
2.穿刺樣本:采集3-5根1cm以上穿刺樣本條。
質(zhì)控要求:
1. 消化后細(xì)胞數(shù)量要盡量保證在1×106以上,特殊情況下,也要保證有1×105以上細(xì)胞
2. 細(xì)胞活性大于80%;背景碎片相對較少。
注意事項(xiàng):
1.如樣本為細(xì)胞懸液,初始細(xì)胞量要盡量保證在1×106以上;特殊情況下,也要保證有1×105以上細(xì)胞;運(yùn)輸所需試劑為此類細(xì)胞最適用的培養(yǎng)液,并保證含有2%-5%的血清;
2.實(shí)體組織需要新鮮的樣本,且不可以經(jīng)過速凍、甲醛固定等處理;
3.取樣時(shí)如有血凝塊,可以在取樣后使用PBS清洗粘在組織塊上的血液,同時(shí)去除附著組織;
4.運(yùn)輸前,要將組織放置在組織保存液或緩沖液中(注意應(yīng)無鈣、鎂、EDTA等影響酶活性物質(zhì));
5.若是外周血(全血)樣本,取樣時(shí)需置于EDTA抗凝管中,保證EDTA抗凝管沒有過期,采血管無破損且血液離體后不超過48h,外周血體積需要4ml以上,樣本無嚴(yán)重溶血、無血凝塊;
6.在4℃條件下運(yùn)輸,一般用碎冰盒中維持低溫,切忌用干冰、液氮等進(jìn)行運(yùn)輸。
抗 BCMA CAR-T 為 PMS 治療帶來新希望
該研究是全球首個(gè)抗 BCMA CAR-T 治療 PMS 的人體試驗(yàn)(NCT04561557),5 例患者(1 例原發(fā)性 PMS、4 例繼發(fā)性 PMS)接受治療后,展現(xiàn)出三大關(guān)鍵療效與安全性特征:
1.安全性優(yōu)異:僅出現(xiàn) 1 級細(xì)胞因子釋放綜合征(CRS),無≥2 級 CRS;≥3 級血細(xì)胞減少均在 40 天內(nèi)恢復(fù),無嚴(yán)重貧血或血小板減少。
2.中樞靶向性強(qiáng):CAR-T 細(xì)胞可穿透血腦屏障,在腦脊液中持續(xù)擴(kuò)增且耗竭特征降低,同時(shí)實(shí)現(xiàn)中樞(腦脊液、骨髓)與外周的漿細(xì)胞深度清除。
3.神經(jīng)功能顯著改善:所有患者 EDSS 評分(殘疾評估量表)下降,9 孔插板試驗(yàn)(上肢功能)、25 英尺步行試驗(yàn)(下肢功能)耗時(shí)縮短,腦脊液神經(jīng)絲輕鏈(NfL,神經(jīng)損傷標(biāo)志物)水平降低,且無新增腦病灶。
多維度捕捉治療動(dòng)態(tài),破解 “中樞靶向” 難題
要解析 CAR-T 細(xì)胞如何在中樞發(fā)揮作用,需精準(zhǔn)追蹤其在 “血液 - 腦脊液 - 骨髓” 三大 compartments 的動(dòng)態(tài)變化,以及對免疫微環(huán)境的調(diào)控。該研究的單細(xì)胞實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)圍繞 “時(shí)間 - 空間 - 多組學(xué)” 三維度展開,烈冰生物全程參與方案優(yōu)化與數(shù)據(jù)解析:
1. 樣本設(shè)計(jì):
覆蓋 “關(guān)鍵部位 + 全治療周期”
為完整捕捉 CAR-T 細(xì)胞的體內(nèi)軌跡,研究采集了患者治療前基線、CAR-T 輸注后 10 天(擴(kuò)增峰值)、1 個(gè)月、3 個(gè)月、6 個(gè)月的三類核心樣本:
·外周血(反映全身 CAR-T 細(xì)胞動(dòng)力學(xué))
·腦脊液(直接評估中樞內(nèi)治療效應(yīng))
·骨髓(漿細(xì)胞富集部位,評估靶向清除效果
同時(shí)納入 CAR-T 輸注產(chǎn)品樣本,形成 “輸入 - 體內(nèi)分布 - 療效關(guān)聯(lián)” 的完整數(shù)據(jù)鏈。
2. 技術(shù)平臺:
多組學(xué)整合,實(shí)現(xiàn) “轉(zhuǎn)錄 + 蛋白+ 表觀”?全景分析
采用 10x Chromium 平臺開展單細(xì)胞多組學(xué)測序,通過 “多技術(shù)聯(lián)用” 解析細(xì)胞功能與調(diào)控機(jī)制,烈冰生物負(fù)責(zé)所有數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)化分析:
多組學(xué)整合:通過 Seurat、Harmony 實(shí)現(xiàn) scRNA-seq 與 CITE-seq 數(shù)據(jù)對齊,用 ArchR 關(guān)聯(lián) scATAC-seq 與轉(zhuǎn)錄組信息,確??缂夹g(shù)數(shù)據(jù)一致性。

從數(shù)據(jù)到機(jī)制,解密 CAR-T 治療的 “黑箱”
抗 BCMA CAR-T 為何能在中樞起效?其在不同組織中的存活、擴(kuò)增規(guī)律如何?烈冰生物通過針對性分析,逐一破解這些關(guān)鍵問題,為研究提供了 6 大核心分析成果:
1. 單細(xì)胞分群與 CAR-T 細(xì)胞精準(zhǔn)識別
通過整合轉(zhuǎn)錄組與蛋白數(shù)據(jù)(CITE-seq 的 CAR 蛋白信號),從 498,114 個(gè)細(xì)胞中精準(zhǔn)篩選出 CAR-T 細(xì)胞,并進(jìn)一步注釋為17個(gè) T 細(xì)胞亞群(如 CD8 + 效應(yīng) T 細(xì)胞、CD4 + 效應(yīng)記憶 T 細(xì)胞)。發(fā)現(xiàn)腦脊液中的 CAR-T 細(xì)胞耗竭特征更低(氧化應(yīng)激與線粒體功能紊亂減輕),且在1個(gè)月時(shí)出現(xiàn)遲發(fā)性克隆擴(kuò)張,為其長期中樞駐留、持續(xù)發(fā)揮作用提供了證據(jù)。
研究以 scRNA-seq、scTCR/BCR-seq、CITE-seq 與 scATAC-seq 對血液、腦脊液(CSF)、骨髓及輸注產(chǎn)物進(jìn)行聯(lián)合解析:質(zhì)控后共獲 498,114 個(gè)高質(zhì)量細(xì)胞,按經(jīng)典標(biāo)記劃分為 17 個(gè)細(xì)胞群;其后從中提取 217,820 個(gè) T 細(xì)胞再聚類得到 17 個(gè) T 細(xì)胞亞群,并有 199,712(91.7%) 個(gè)可檢測到 TCR 序列。通過 CAR 轉(zhuǎn)基因比對 + CITE-seq 的 CAR 蛋白信號,在三處解剖部位均可精準(zhǔn)識別 CAR-T 細(xì)胞;擴(kuò)增期以 CD8? 效應(yīng)/效應(yīng)記憶(CD8T_GZMB/CD8T_GZMK) 主導(dǎo),而 CSF 中則呈 CD4? Tem(CD4T_GZMK/IL7R) 的相對持續(xù)?;蚰K打分與多組學(xué)結(jié)果一致表明,CSF 內(nèi) CAR-T 細(xì)胞“細(xì)胞毒性相當(dāng)?shù)慕吒汀?,其低耗竭與氧化應(yīng)激與線粒體功能紊亂減輕相聯(lián)系;時(shí)序上在外周(血液/骨髓)約第 10 天達(dá)擴(kuò)增峰值后,CSF 于約 1 個(gè)月出現(xiàn)遲發(fā)性克隆擴(kuò)張并長期可檢出,為 CAR-T 的中樞駐留與持續(xù)發(fā)揮作用提供了直接證據(jù)。
2、T 細(xì)胞克隆動(dòng)力學(xué)追蹤:揭示 “跨部位遷移” 規(guī)律
利用 scTCR-seq 數(shù)據(jù),追蹤 CAR-T 細(xì)胞在血液、腦脊液、骨髓中的克隆擴(kuò)張動(dòng)態(tài):
·外周血與骨髓中,CAR-T 細(xì)胞在 10 天達(dá)到克隆擴(kuò)張峰值;
·腦脊液中,CAR-T 細(xì)胞克隆多樣性更高,1 個(gè)月時(shí)才出現(xiàn)顯著擴(kuò)增;
·克隆重疊分析顯示,擴(kuò)增期(10 天)的 CAR-T 細(xì)胞可在三部位間遷移,證實(shí)其具備穿透血腦屏障的能力 —— 這一發(fā)現(xiàn)為 “CAR-T 中樞靶向性” 提供了直接數(shù)據(jù)支持。
研究揭示了 CAR-T 克隆在不同解剖位點(diǎn)的先外周后中樞的擴(kuò)增軌跡與跨部位遷移:在外周血與骨髓中,CAR-T 細(xì)胞于輸注后約第 10 天出現(xiàn)顯著克隆擴(kuò)張,常見具有 ≥10 條相同 TCR 序列的高頻克??;而在腦脊液內(nèi),第 10 天仍以更高的克隆多樣性和相對有限的擴(kuò)增為主,至約 1 個(gè)月才出現(xiàn)顯著放大,并伴隨處于 S/G2/M 細(xì)胞周期的克隆比例上升以及高頻克隆占比增加??寺≈丿B分析顯示,擴(kuò)增高峰期(第 10 天)血液、腦脊液與骨髓三處存在顯著共享克隆,且 1 個(gè)月時(shí)腦脊液中仍能檢測到與外周共享的擴(kuò)增克隆,提示在最大擴(kuò)增階段存在增強(qiáng)的跨部位遷移,支持 CAR-T 穿越血腦屏障并在中樞定植的能力;同時(shí),擴(kuò)增期以 CD8? 效應(yīng)/效應(yīng)記憶克隆放大為主,進(jìn)入消退期后腦脊液中 CD4? 效應(yīng)記憶克隆相對持續(xù),構(gòu)成外周快速爆發(fā)—中樞遲發(fā)擴(kuò)增—腦脊液持續(xù)的時(shí)序閉環(huán)。
3. B 細(xì)胞譜系分析:證實(shí) “漿細(xì)胞深度清除” 機(jī)制
PMS 的核心病理是中樞漿細(xì)胞分泌自身抗體引發(fā)炎癥,烈冰生物通過 BCR 測序與轉(zhuǎn)錄組整合,解析 B 細(xì)胞譜系變化:
·基線時(shí),腦脊液漿細(xì)胞的 CDR3 區(qū)替換突變 / 沉默突變(R/S)比值 > 1.5(健康人約 1),提示其受強(qiáng)抗原選擇,參與病理過程;
·治療后 3 個(gè)月,三部位漿細(xì)胞顯著減少,且殘留漿細(xì)胞的 BCR 突變頻率與 R/S 比值降至正常水平,同時(shí)腦脊液寡克隆帶(OCB)減少、游離輕鏈(KFLC)降低 —— 直接證實(shí)抗 BCMA CAR-T 可清除致病性漿細(xì)胞。
基于 BCR 測序與轉(zhuǎn)錄組整合,研究顯示治療前患者腦脊液中的漿母細(xì)胞/漿細(xì)胞處于強(qiáng)烈抗原選擇壓力,其 CDR3 區(qū)替換/沉默突變比值(R/S)平均大于 1.5,明顯高于健康對照約 1 的水平,提示這類細(xì)胞深度參與進(jìn)展型多發(fā)性硬化的中樞免疫病理,且在 PPMS 個(gè)體中更為突出。治療后 3 個(gè)月內(nèi),三部位(血液、骨髓、腦脊液)的漿母細(xì)胞/漿細(xì)胞顯著減少,殘留細(xì)胞的突變頻率與 R/S 比值回落至接近正常范圍,顯示 B 細(xì)胞譜系逐步回歸生理區(qū)間;同時(shí)腦脊液寡克隆帶減少,游離輕鏈及其指數(shù)下降,免疫球蛋白水平降低,共同證明靶向 BCMA 的 CAR-T 能深度清除致病性漿細(xì)胞并逆轉(zhuǎn)中樞免疫失衡。
4. 細(xì)胞互作分析:破解 “小膠質(zhì)細(xì)胞活化” 調(diào)控
小膠質(zhì)細(xì)胞過度活化是神經(jīng)損傷的關(guān)鍵,研究通過 CellChat 分析發(fā)現(xiàn):
·基線時(shí),腦脊液中 B 細(xì)胞與小膠質(zhì)細(xì)胞存在強(qiáng)互作,B 細(xì)胞通過 TNF-α/NF-κB 通路驅(qū)動(dòng)小膠質(zhì)細(xì)胞炎癥;
·治療后,隨著 B 細(xì)胞清除,小膠質(zhì)細(xì)胞的炎癥通路(如細(xì)胞因子產(chǎn)生、抗原呈遞)顯著下調(diào),細(xì)胞間互作強(qiáng)度降低 —— 這一機(jī)制解釋了為何患者神經(jīng)損傷標(biāo)志物(NfL)下降。
基于 CellChat 的配體–受體網(wǎng)絡(luò)推斷顯示,治療前腦脊液內(nèi)的 B 細(xì)胞與小膠質(zhì)細(xì)胞存在顯著增強(qiáng)的通訊軸,B 細(xì)胞經(jīng)由 TNF-α/NF-κB 等促炎通路驅(qū)動(dòng)小膠質(zhì)細(xì)胞處于高度活化與抗原呈遞增強(qiáng)的狀態(tài),伴隨細(xì)胞因子與趨化因子信號的放大。隨抗 BCMA CAR-T 清除致病性漿細(xì)胞與相關(guān) B 細(xì)胞后,小膠質(zhì)細(xì)胞相關(guān)的炎癥與抗原呈遞通路下調(diào),配體–受體互作強(qiáng)度總體減弱,并呈現(xiàn)向更為穩(wěn)態(tài)、低炎癥表型回落的趨勢;這一網(wǎng)絡(luò)層面的重塑與體液學(xué)神經(jīng)損傷標(biāo)志物 NfL 的下降相一致,為“清除 B 細(xì)胞—緩解小膠質(zhì)過度活化—減輕神經(jīng)軸突損傷”的機(jī)制鏈條提供了直接支持。
5. 表觀調(diào)控解析:找到 CAR-T 細(xì)胞 “耗竭關(guān)鍵因子”
結(jié)合 scATAC-seq 數(shù)據(jù),分析不同部位 CAR-T 細(xì)胞的染色質(zhì)可及性:
·骨髓中的 CAR-T 細(xì)胞氧化應(yīng)激相關(guān)轉(zhuǎn)錄因子(SMAD4、ID3)motif 富集,導(dǎo)致其耗竭更快、存活時(shí)間短;
·腦脊液中的 CAR-T 細(xì)胞無此表觀特征,耗竭標(biāo)志物(如 PD-1)表達(dá)更低 —— 為優(yōu)化 CAR-T 細(xì)胞持久性提供了表觀靶點(diǎn)。
基于 scATAC-seq 與轉(zhuǎn)錄組聯(lián)用的部位對比,研究發(fā)現(xiàn)在骨髓內(nèi)的 CAR-T 細(xì)胞呈現(xiàn)以氧化應(yīng)激為核心的表觀學(xué)指紋:染色質(zhì)可及性在 SMAD4、ID3 等與耗竭/代謝應(yīng)激相關(guān)的轉(zhuǎn)錄因子位點(diǎn)顯著富集,并伴隨氧化應(yīng)激與線粒體功能紊亂信號上揚(yáng),對應(yīng)更快進(jìn)入功能衰竭與較短持續(xù)期。相比之下,腦脊液中的 CAR-T 細(xì)胞缺乏上述表觀學(xué)富集,氧化應(yīng)激與線粒體紊亂評分降低,耗竭表型減輕,典型耗竭標(biāo)志(如 PD-1)表達(dá)更低,提示通過干預(yù) SMAD4、ID3 等通路有望提升 CAR-T 在中樞環(huán)境中的持久性與功能續(xù)航。
6. 臨床數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián):搭建 “分子機(jī)制 - 療效” 橋梁
將單細(xì)胞分析結(jié)果與臨床指標(biāo)(EDSS 評分、NfL、影像學(xué))關(guān)聯(lián),發(fā)現(xiàn):
·腦脊液 CAR-T 細(xì)胞克隆多樣性越高、漿細(xì)胞清除越徹底的患者,EDSS 評分下降越顯著;
·小膠質(zhì)細(xì)胞炎癥通路下調(diào)程度與 MRI 病灶體積縮小正相關(guān) —— 為臨床療效預(yù)測提供了分子標(biāo)志物。
將單細(xì)胞多組學(xué)與臨床讀出對齊后,研究呈現(xiàn)出一致的機(jī)制—效應(yīng)閉環(huán):CSF 內(nèi) CAR-T 的低耗竭表型與更持久的擴(kuò)增、較高的克隆多樣性(含遲發(fā)性放大)與功能量表改善相伴;體液學(xué)方面,KFLC 及其指數(shù)下降、OCB 部分轉(zhuǎn)陰與 PB/PCs 的顯著清除同向變化,提示致病性漿細(xì)胞被有效移除;同時(shí),EDSS、9HPT、T25FW 與 NfL 的縱向改善與上述分子重塑相一致,支持“清除 BCMA? 漿細(xì)胞—緩解 CNS 炎癥—改善功能”的因果鏈條。
開啟自身免疫病 CAR-T 治療新方向,烈冰生物持續(xù)賦能創(chuàng)新
該研究不僅證實(shí)抗 BCMA CAR-T 是 PMS 的潛在治愈性療法,更開創(chuàng)了 “CAR-T 治療中樞自身免疫病” 的新領(lǐng)域。而烈冰生物在其中展現(xiàn)的 “單細(xì)胞多組學(xué)整合分析能力”,從實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)優(yōu)化、數(shù)據(jù)質(zhì)控到機(jī)制解析,全程為研究保駕護(hù)航:
1、可處理 “腦脊液低細(xì)胞量、高雜質(zhì)” 等特殊樣本,確保數(shù)據(jù)可靠性;
2、 能實(shí)現(xiàn) “轉(zhuǎn)錄 - 蛋白 - 表觀” 多維度數(shù)據(jù)聯(lián)動(dòng),深度挖掘細(xì)胞功能與調(diào)控網(wǎng)絡(luò);
3、 擅長將單細(xì)胞機(jī)制與臨床療效關(guān)聯(lián),為轉(zhuǎn)化醫(yī)學(xué)研究提供 “從數(shù)據(jù)到結(jié)論” 的完整解決方案。
未來,烈冰生物將繼續(xù)聚焦單細(xì)胞多組學(xué)技術(shù)在腫瘤免疫、自身免疫病、神經(jīng)疾病等領(lǐng)域的應(yīng)用,為更多突破性研究提供精準(zhǔn)、高效的實(shí)驗(yàn)和數(shù)據(jù)分析支持,助力加速臨床轉(zhuǎn)化。
原文鏈接:https://doi.org/10.1016/j.cell.2025.09.020