< 质谱流式技术CyTOF联合多重蛋白组学平台研究唐氏综合征的分子和免疫亚型

多组学联合应用研究唐氏综合征的分子和免疫亚型

唐氏综合征(由多余的 21 号染色体引起的染色体疾病,即21- 三体综合征)患者在发育表型和并发症诊断方面表现出很强的个体差异。这种多变的发育和临床表现的内在机制有待阐明。美国科罗拉多大学科研团对数百名唐氏综合征患者中 21 号染色体基因过表达的情况进行分析,发现了两个主要的共表达基因子集,并根据 21 号染色体基因的不同过表达模式,确定了 21- 三体综合征的三个主要分子亚型。随后,作者利用全血转录组、血浆蛋白质组和代谢组以及免疫细胞图谱对各亚型进行了多组学比较分析(图1)。其中血浆蛋白质组和免疫细胞图谱分析是基于Standard BioToolsSomaScan和质谱流式技术完成的。利用SomaScan从血浆蛋白质中揭示了不同亚型免疫和炎症失调。结合其他组学的结果揭示了三个亚型在关键病理生理过程失调方面的强烈异质性,与炎症、免疫、细胞生长和增殖以及新陈代谢相关。此外,作者通过质谱流式技术分析患者的白细胞,观察到各亚型免疫细胞变化的不同模式。这些发现为 21- 三体综合征的分子异质性提供了见解,并为唐氏综合征临床管理的个性化医学方法的开发奠定了基础。

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1 人类三体计划生物标本收集和分析流程示意图。

[1] Donovan, Micah G., et al. "Variegated overexpression of chromosome 21 genes reveals molecular and immune subtypes of Down syndrome." Nature Communications 15.1 (2024): 5473.

 

质谱流式技术(Mass Cytometry,也称CyTOF),是一种高通量单细胞蛋白质分析技术。它利用稀有金属标签抗体标记细胞表面和内部的蛋白标志物,通过质谱的方式进行单细胞分析。由于采用稳定的金属标签和质谱检测系统,质谱流式各检测通道之间几乎没有重叠,背景可以忽略不计。质谱流式可以轻松实现单个细胞近50 种蛋白的同时检测,系统全面地分析病理状态下各类免疫细胞在表型和功能上的变化,从中发现一些新的免疫细胞亚群、揭示新的免疫机制,解析病原体与宿主细胞的相互作用网络。

SomaScan Assay是一个推动开创性发现的蛋白质组学平台,它利用了一种称为SOMAmer® (Slow Off-rate Modified Aptamers) 的特殊试剂对蛋白进行检测。这些试剂本质上是经过改良的单链DNA 适配体通过添加疏水侧链来增强与目标蛋白质的相互作用和结合稳定性,并利用构型配对与特定的蛋白质表位高度选择性地结合,以实现了对蛋白质的精确检测。 这种改良使得SomaScan技术在蛋白质检测领域具有显著的优势,确保了在检测11,000种蛋白质时的高重复性、高灵敏度、高特异性以及良好的可扩展性能够提供更为准确和可靠的检测结果。


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