基于质谱流式技术的蛋白组学在肝癌肿瘤异质性的研究

目的:利用质谱流式技术建立研究肝细胞癌(HCC)肿瘤异质性的方法。方法:收集肝癌患者样本并制备成单细胞悬液。通过质谱流式技术用15种肿瘤干细胞标志物和28种免疫细胞相关的标志物对肝癌组织及其癌旁组织进行蛋白组学检测。结果:质谱流式分析有效地分出肝癌干细胞样亚群,并将免疫细胞分为25个细胞亚群。肝癌组织与其癌旁组织在肿瘤干细胞表达及免疫微环境组成方面存在差异。结论:质谱流式技术可实现对肿瘤干细胞样细胞和免疫细胞的精细分群,是检测肿瘤异质性的有效方法。

离心力对质谱流式细胞技术检测结肠癌细胞表面抗原CD45表达结果的影响

目的探讨离心力对质谱流式细胞技术检测结肠癌细胞表面抗原CD45表达结果的影响。方法将体外培养的结肠癌HCT116细胞分为400 g离心组和140 g离心组(每组细胞数均为3×10~6个),分别采用400 g、140 g离心力离心5 min,重复两次,收集细胞。采用质谱流式细胞技术检测两组死亡细胞百分比、抗人CD45金属聚合抗体(154Sm)信号强度>10~2的细胞数占总活细胞数的比例、t-SNE图显示活细胞中高表达CD45的细胞数量。结果 400 g离心力组及140 g离心力组死亡细胞百分比分别为(7.69±0.7)%、(19.06±0.66)%,两组比较P<0.01。400 g离心力组及140 g离心力组154Sm信号强度>10~2的细胞数分别占活细胞总数的0.2%[(0.19±0.08)%]、2.9%[(2.88±0.03)%],两组比较P<0.01。t-SNE图显示,400 g离心力组及140 g离心力组CD45高表达细胞分别为(167.41±70.48)、(201.20±20.96)个,两组比较P<0.01。结论应用质谱流式细胞技术检测结肠癌细胞表面抗原CD45表达时,140 g离心力分离的细胞检测结果更好。

质谱流式技术用于单细胞检测

质谱流式技术(mass cytometry)是利用质谱原理对单细胞进行多参数检测的流式技术,能够在单细胞水平实现超过50种标志物的同时测量,显著增强了对细胞生长进程和复杂细胞系统的评估能力。该文简要介绍了质谱流式技术的基本工作原理,并从金属元素标记、质量分析器、高维单细胞数据处理等方面展开论述,阐明设计新型金属元素标签和选择飞行时间质谱的必要性,归纳分析高维单细胞数据的算法并总结各种算法的优点和局限性。

基于质谱流式细胞技术检测免疫细胞内重金属镉的方法学研究

目的建立灵敏、高通量的单个细胞内针对单个重金属水平检测方法。方法将小鼠暴露于高浓度重金属镉,分离各个脏器的免疫细胞及基质细胞,经过重金属偶联抗体处理后,用质谱流式细胞技术(mass cytometry)检测细胞内富集的镉信号。结果用该技术可以检测到单个细胞内沉积的镉信号,甚至可以精确显示镉同位素的比例,并可以定位到不同的细胞亚群,本研究发现肝脏和肾脏CD11b+GR1hiCD44+细胞亚群镉的富集信号最强。结论质谱流式细胞技术可以作为检测细胞内重金属富集量的方法,且灵敏度极高,具有很大的推广价值。CD11b+GR1hiCD44+免疫细胞群摄取镉的能力极强,有可能在机体发生重金属中毒时发挥保护作用。

质谱流式技术扩宽临床研究广度

质谱流式技术是近来年发明的一门新兴技术,它利用金属同位素标签替代荧光标签,并利用质谱对标签进行定量,通过结合质谱和流式细胞技术,可以同时对单细胞进行超多参数、无需补偿的测量,大大增强了评估复杂细胞系统和过程的能力,弥补了荧光流式的不足。其高通量、高灵敏度和高稳定性的特点尤其适合于免疫、肿瘤、血液、药物和遗传学等学科的研究中。

质谱流式细胞技术诊断结肠癌患者抗原CD45的临床价值

目的探讨应用离心力对质谱流式细胞技术对结肠癌患者抗原CD45的诊断价值及对其预后质量的影响。方法选取2011年1月～2012年1月我院收治的结肠癌患者120例,收集结肠癌患者的结肠细胞,将收集的结肠癌细胞进行离心,分为400 g离心组为研究组和140 g离心组为对照组(每组细胞数量相同,且均为1×10~5个)。采用质谱流式细胞技术对两组死亡细胞百分比、抗原CD45表达情况及活细胞中高表达CD45的细胞数量进行检测。结果经过研究分析,研究组抗原CD45表达阳性率、抗原阳性率低于对照组,死亡细胞百分比显著高于对照组(P<0.05);离心前两组患者K562杀伤比率、NK细胞、B淋巴细胞、T淋巴细胞对比差异无统计学意义(P>0.05),离心后研究组K562杀伤比率、NK细胞、B淋巴细胞、T淋巴细胞显著低于对照组(P<0.05)。结论对结肠癌患者在运用质谱流式细胞技术对其抗原CD45的诊断同时应用离心力技术,一方面能够提高诊断价值,另一方面能够改善患者的预后质量,值得在临床上进行推广与使用。

质谱流式细胞技术在生物医学领域的应用

作为普遍使用的单细胞技术之一,流式技术一直在生物学各研究领域都有着广泛的应用。质谱流式细胞技术对传统流式技术和质谱技术进行整合,不仅继承了传统流式细胞术高速分析的优势,同时又具有质谱检测的高分辨能力。金属标记的抗体和检测方法解决了荧光串色的问题,并实现了几十个参数的同时测量。其强大的数据获取能力与现代信息生物学的分析手段紧密结合,对血液、免疫、肿瘤,药物筛选等多个领域的研究具有重大的推动作用。主要论述质谱流式细胞技术的原理、优势、应用及多维结果分析方法,为更好地利用这一新技术,促进生命医学领域的研究提供契机。

CD45^(+)CD326^(+)双阳性细胞的特征及其在膀胱癌预后预测中的作用

目的探讨CD45^(+)CD326^(+)双阳性细胞(double positive cells,DPCs)对膀胱癌预后的影响,并构建膀胱癌DPCs相关基因评分系统,探究不同DPCs评分膀胱癌患者肿瘤微环境的特征。方法采用单细胞测序技术分析DPCs的分子特征,质谱流式技术分析DPCs高比例组和低比例组患者的肿瘤微环境异质性。基于TCGA‐BLCA队列,根据DPCs的特征基因构建评分系统,并在GSE13507队列及GSE32894队列中进行验证。结果膀胱癌患者中DPCs高比例组患者的预后较低比例组患者的预后差(P=0.0158),且高、低比例组患者的肿瘤微环境存在异质性,高比例组患者较低比例患者的免疫细胞和肿瘤细胞有更高的免疫检查点、共抑制因子和共激活因子的表达水平(均P<0.05);基于TCGA‐BLCA队列构建了9个基因(APOBEC3G、CD96、CLEC2D、GNG2、GNLY、IL32、PSMB9、RORA、SKAP1)的膀胱癌DPCs相关基因评分系统。TCGA‐BLCA队列、GSE13507队列和GSE32894队列分析结果显示,高风险评分组膀胱癌患者的总生存期明显比低DPCs评分组短(均P<0.01)。免疫抑制、雌激素等信号通路在高风险评分组中显著富集。结论DPCs与膀胱癌不良预后密切相关,基于DPCs特征基因构建的模型可较准确地预测膀胱癌患者的临床预后。

膀胱癌代谢风险模型的构建及其应用

目的:建立一个高效能的膀胱癌(BLCA)代谢风险模型,并应用多组学技术揭示不同风险人群的异质性特征。方法:利用TCGA-BLCA转录组数据,根据86条代谢通路中共1 660个代谢相关的基因,应用单因素COX分析、Lasso回归分析和多因素COX分析,构建BLCA代谢风险模型;应用转录组学、代谢组学和单细胞蛋白质组学技术揭示高风险和低风险人群的分子表达谱、代谢物表达谱及免疫微环境特征。结果:构建了一个由CYP2J2、GDPD3、IL4I1、ATP6V1B1、AKR1B1、ENGASE、CHPF、MBOAT7、CAD、FASN、AHCY、FLAD1和ALG3 13个基因组成的BLCA代谢风险模型;训练队列对应的受试者工作特征(ROC)曲线预测BLCA患者1年、3年和5年总生存期(OS)的曲线下面积(AUC)分别为0.796、0.702和0.717,广西队列对应的ROC曲线预测BLCA患者1年、2年和3年OS的AUC分别为0.866、0.810和0.816;Kaplan-Meier曲线分析显示,低风险组预后显著优于高风险组(P<0.001);高风险组和低风险组患者的代谢物存在显著改变,在高风险组中富集了焦谷氨酸、柠檬酸和尿酸等代谢物;高风险组患者募集了更多的免疫抑制性细胞亚群,免疫抑制程度更高。结论:本研究构建的代谢风险模型可较为准确地预测BLCA患者的临床预后;不同代谢风险模式的BLCA患者的代谢物和免疫微环境的异质性特征,为BLCA精准治疗方案的开发提供了潜在靶点。

基于雄激素受体相关基因评分系统在膀胱癌预后预测中的作用及临床意义

目的 构建膀胱癌雄激素受体(androgen receptors,AR)相关基因评分系统,并探究不同AR评分膀胱癌患者肿瘤微环境特征。方法 基于TCGA-BLCA队列,根据文献报道中的AR相关基因集,构建评分系统,并在GSE-13507队列及自有的29例膀胱癌临床样本中进行验证;应用转录组学和高通量的单细胞质谱流式技术揭示高AR评分组及低AR评分组膀胱癌患者的分子特征及肿瘤微环境异质性。结果 基于TCGA-BLCA队列构建了膀胱癌AR相关基因评分系统。TCGA-BLCA队列和GSE-13507队列分析结果显示,高AR评分组膀胱癌患者的总生存期(overall survival,OS)明显比低AR评分组差(P=0.009,0.010);临床样本分析结果虽然无明显统计学意义但同样显示高AR评分组患者的OS较低AR评分组患者差(P=0.180),且高AR评分组患者的临床分期更晚,病理分级更高。高AR评分组与低AR评分组患者具有不同的分子特征,且肿瘤微环境存在异质性,其中免疫抑制性CD4+T细胞亚群13以及具有免疫抑制表型特征的肿瘤干样细胞亚群13在高AR评分组富集。结论 本研究构建了一个AR相关基因的评分系统,其中高AR评分组患者的预后较低AR评分组患者差,且高AR评分组患者的肿瘤微环境免疫抑制状态更严重,其免疫治疗响应可能更高,更适合进行免疫治疗。

肿瘤微环境可视化技术研究进展

肿瘤的发生、发展与转移等生物学行为与肿瘤微环境(tumor microenvironment,TME)密切相关。TME中的非癌细胞(如成纤维细胞、免疫细胞、内皮细胞等)及细胞外基质等对肿瘤细胞的生物学行为有着极其重要的影响;TME中的生理参数(如细胞的组成和丰度、关键基因的表达等)与肿瘤的增殖、侵袭和转移密切相关。免疫治疗是一种很有潜力的肿瘤治疗方法,然而,TME的异质性可能是导致免疫耐受的原因之一。对TME的可视化研究,可直观描绘TME中不同细胞类型的动态行为,在时间与空间维度揭示TME与肿瘤生长、侵袭的协同关系,发现更多潜在的免疫治疗靶点,提高免疫治疗的有效性。因此,TME研究模型与可视化技术对于TME的可视化研究至关重要。本文主要综述了3D培养系统、类器官与人源化PDX等TME可视化研究模型以及多重免疫组织化学、多重免疫荧光、成像型质谱流式和CRISPR/Cas9基因编辑等技术在TME可视化研究中的应用进展。