細胞的異質性廣泛存在於生物體內。過去由於技術限制，傳統研究手段一般只能針對組織或細胞群體進行分析，得到的是大量細胞的均質化的結果，而無法精確反映不同細胞個體對於結果的具體貢獻值，從而可能忽略在生理或病理活動中起關鍵作用的因素。
單細胞測序技術實現了在單個細胞水平上，對基因組、轉錄組、表觀組進行高通量測序，能夠揭示單個細胞的基因結構和基因表達狀態，是研究細胞異質性的強有力工具。但是某些細胞異質性的主要來源可能並不與轉錄組密切相關。而介導生理功能的蛋白質網絡通常是細胞異質性的來源；在可以精確、全面的研究單細胞蛋白質技術出現之前，單細胞中的蛋白質水平通常是從轉錄組數據等間接替代品中推斷出來的。要精準理解細胞在生物體複雜環境中的表型和功能，必須使得單個細胞的蛋白質水平表達從基於mRNA豐度的推斷轉變為真實意義上的測量。近幾年在這個領域湧現出許多成熟的單細胞蛋白組定量技術，在蛋白豐度檢測、轉錄修飾和翻譯後修飾方面很好第填補了單細胞轉錄組學的空白。
單細胞蛋白組從單細胞維度可以對蛋白進行定性和定量分析來實現對蛋白質表達模式和功能模式的探索，揭示細胞個體之間的精細差異，為深入認識疾病發病機制提供更精準的見解，進而加速精準醫療先進療法的發展。
由於蛋白質種類多樣、結構複雜，功能動態可變等特殊性質， 蛋白質組學研究遠比基因研究要複雜和困難得多。目前還沒有在單細胞水平上進行全蛋白組分析的工具，但市面上有多種多樣不同細分領域的單細胞蛋白組分析方法，包括以下幾個技術流派為代表的技術：1）質譜技術（SCoPE-MS）；2）基於抗體的策略（流式細胞術、單細胞蛋白免疫印記scWestern、微流控技術）；3）基於PCR免疫分析的Proseek Multiplex技術等。這些不同的技術在檢測的靈敏度、覆蓋度、通量或特殊應用領域都各有特色，從不同層面與其它單細胞蛋白質技術或其它組學相互補充，為胚胎發育、幹細胞分化、腫瘤異質性、耐藥機制及免疫療法等提供重要的生物學意義。今天我們將為大家介紹一個對免疫和腫瘤研究非常有幫助的技術工具——IsoPlexis的單細胞功能蛋白質組學技術。
在機體免疫應答過程，免疫細胞會分泌多種不同功能的細胞因子參與免疫應答的啟動和調節。 IsoPlexis的單細胞功能蛋白質組學技術致力於對與免疫應答直接相關的功能性細胞因子蛋白的檢測，對每個免疫細胞進行功能性免疫譜分析，實現完全的單細胞功能表徵，從而幫助發現更好的生物標記物，加速治療開發。通過探索免疫應答中真正起關鍵作用的「超級細胞」亞群，以揭示持久性、效力和耐用性等功能性生物學驅動因子。此外IsoPlexis技術還可以對腫瘤細胞胞內多重磷酸化蛋白進行檢測，通過對整體磷酸化信號傳導通路運作情況的分析，更好地理解腫瘤耐藥機制及潛在的聯合用藥策略。
IsoPlexis技術通過對免疫學、工程學和物理學的精巧整合設計突破了目前單細胞功能蛋白分析的邊界，在單細胞解析度下實現對細胞功能和應答表徵的獨特見解。它採用微流控技術，通過12,000 個獨立的亞納升級別的微室同時捕獲上千個單細胞。搭配IsoCode 晶片抗體條形碼技術，捕獲每個小室中單個活細胞分泌的多重蛋白質，或者對單細胞裂解後釋放出的多種磷酸化蛋白進行捕獲，然後通過基於最經典的抗原抗體識別的ELISA 原理的全自動化蛋白檢測技術，採用獨特的通路特異性多重性檢測策略，捕獲多重蛋白的螢光信號，一次可採集多達30 種以上的功能蛋白質。在檢測中從每個單細胞獲得的蛋白質組信號將無縫傳輸到IsoSpeak 生信分析軟體，進行全自動分析和可視化呈現，並可直接用於文章發表。
IsoPlexis單細胞功能蛋白質組學系統由全自動一體化的檢測設備IsoLight/IsoSpark、整合多種算法的生信分析軟體IsoSpeak、適用不同細胞亞群和實驗目的的IsoCode晶片及配套試劑組成。檢測設備IsoLight/IsoSpark高度自動化，可以在24小時內完成單細胞細胞捕獲、細胞培養、成像、蛋白檢測等一系列複雜的流程，最大限度解放雙手並降低人為操作誤差；IsoSpeak生信分析軟體用於對得到的海量數據進行綜合分析處理。區別於基因檢測複雜的數據生信分析處理，IsoSpeak操作界面簡單直觀，無需專業生信分析背景，即可根據用戶需求輸出包括柱狀圖、熱點圖、3D-tSNE等多種形式、可直接用於文章發表的數據；IsoCode晶片涵蓋免疫、腫瘤、幹細胞等多個熱點領域，且在持續研發拓展應用，以期可以服務更多不同研究方向的用戶。
IsoPlexis技術採用自己獨有的PSI（Polyfunctional strength Index，細胞多功能強度指數）來評估細胞的綜合免疫功能。細胞群體中能分泌兩種及以上細胞因子的細胞被稱為多功能細胞，這群多功能細胞在細胞群體中的占比和他們分泌的每種功能蛋白因子的信號強度加權相乘後得到PSI。相比傳統技術只關注多功能細胞比例，或僅看功能蛋白定量，PSI可以更全面、客觀、精準地反應細胞免疫應答功能。相較於群體水平均的功能蛋白檢測均質化結果，單細胞維度的功能蛋白的分析展示出與體內生理學及臨床結局相關性的生物學新價值，在細胞治療、腫瘤免疫治療、新冠研究、炎症性等多個領域被廣泛應用。目前已有多個數據集，可以在臨床前期助力研究人員篩選出具有更持久療效的最佳免疫聯合療法、細胞治療或疫苗候選物；在臨床階段，可作為一個新型的特異性生物標誌物，用於預測臨床結局或藥物受益人群，為疾病機制探索及藥物開發提供更多依據。更多詳細數據或文獻，可關注IsoPlexis微信公眾號，或聯繫IsoPlexis公司工作人員獲取。
單細胞研究未來的發展需要多組學從不同維度相互補充、相互驗證。IsoPlexis功能蛋白組技術對免疫細胞功能表型的精確表徵，與表徵細胞表面表型的流式細胞術，及基因研究的單細胞轉錄組測序等組學技術，正是從不同維度交叉互補，使得對單細胞的研究成為一個更完整、嚴謹的循環。我們也期待看到IsoPlexis單細胞功能蛋白組技術與其它更多組學技術的聯合使用，為更多領域的研究貢獻有價值的數據。
面對目前高速增長的海量市場，IsoPlexis正在尋找特定區域的合作夥伴與我們共同開拓藍海、推進IsoPlexis單細胞多功能蛋白組學在腫瘤免疫研究及治療、細胞治療、腫瘤研究、抗感染免疫研究及疫苗開發、自身免疫、移植免疫等領域的廣泛應用，加速中國未來醫學發展、實現互利共贏！
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關於IsoPlexis
IsoPlexis公司總部位於美國的康乃狄克州，是一家專注於單細胞功能蛋白質組分析解決方案的領先供應商。作為單細胞多組學不可或缺的重要組成部分，IsoPlexis單細胞技術已被國內外用戶廣泛認可，包括全球頂尖高校科研機構、全球Top 20的製藥企業、70%美國綜合性癌症中心等，用於疾病發病和耐藥性機制研究、藥物前期開發、生物工藝優化、預測及評估病人臨床療效和免疫相關不良反應的新型生物標誌物，在腫瘤免疫、細胞治療、腫瘤學、抗感染免疫研究及疫苗開發、自身免疫病、移植免疫等方向取得了眾多突破性成果，發表在Cell、Nature Medicine、Immunity、Journal of Clinical Oncology、Cancer Cell等全球知名的高影響力期刊上。