Cell：張?jiān)缊F(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)ENTER系統(tǒng)，破譯細(xì)胞間通訊，助力疫苗開(kāi)發(fā)和癌癥免疫治療
生物世界
（圖片來(lái)源：攝圖網(wǎng)）
作者|nagashi 來(lái)源|生物世界(ID：ibioworld)
在通訊技術(shù)高度發(fā)達(dá)的互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代，手機(jī)、電腦等電子產(chǎn)品讓人與人之間的溝通交流變得便捷簡(jiǎn)單，我們只需要?jiǎng)觿?dòng)手指頭，便能通過(guò)各種社交軟件把心中所想傾述給遠(yuǎn)在天邊的親人朋友。
而在人體的微觀細(xì)胞層面，細(xì)胞與細(xì)胞之間也有一種特殊的通訊工具——配體與受體的相互作用，它們通過(guò)這種通訊方式進(jìn)行信息交流，并調(diào)節(jié)機(jī)體的各種生理活動(dòng)。因此，如果我們能破譯并操控這種細(xì)胞間通訊方式，就能控制細(xì)胞做出相應(yīng)的反應(yīng)。
近日，斯坦福大學(xué)張?jiān)?/strong>團(tuán)隊(duì)（余冰菲博士和施泉銘博士為第一作者）在 Cell 期刊發(fā)表題為：Engineered cell entry links receptor biology with single-cell genomics 的研究論文。
該研究描述了通過(guò)工程化受體-配體相互作用（ENTER）來(lái)顯示配體蛋白、遞送有效載荷和記錄受體特異性的慢病毒介導(dǎo)的細(xì)胞侵入。ENTER技術(shù)能夠系統(tǒng)地發(fā)現(xiàn)受體特異性、與細(xì)胞命運(yùn)的聯(lián)系以及抗原特異性貨物遞送，為疫苗開(kāi)發(fā)或癌癥免疫治療的合理設(shè)計(jì)提供依據(jù)。
單細(xì)胞基因組學(xué)的進(jìn)展為破譯生物系統(tǒng)的分子和細(xì)胞異質(zhì)性提供了前所未有的見(jiàn)解。盡管在破譯基因表達(dá)的中心法則方面取得了實(shí)質(zhì)性進(jìn)展，但細(xì)胞外源性信息，如細(xì)胞間配體-受體相互作用，在單細(xì)胞水平上的研究卻很少。
細(xì)胞之間通過(guò)配體-受體相互作用進(jìn)行交流。例如，T細(xì)胞表面的T細(xì)胞受體（TCRs）可以識(shí)別抗原提呈細(xì)胞（APCs）表面的肽主組織相容性復(fù)合體（pMHC）并與之相互作用，從而激發(fā)免疫反應(yīng)。T細(xì)胞受體（TCRs）和B細(xì)胞受體（BCRs）基因經(jīng)過(guò)體細(xì)胞重組，形成不同的基因庫(kù)，從而識(shí)別無(wú)數(shù)抗原。
目前已經(jīng)開(kāi)發(fā)了許多方法來(lái)解釋TCR的抗原特異性，包括：1）使用人工APCs的細(xì)胞報(bào)告試驗(yàn)；2）酵母展示平臺(tái)；3）基于T細(xì)胞的試驗(yàn)；4）DNA條形碼的pMHC四聚體。盡管每種技術(shù)都有其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，但在臨床樣本中快速篩選pMHCs作為原代T細(xì)胞，并以高通量方式同時(shí)捕獲單個(gè)T細(xì)胞的抗原圖譜、TCR庫(kù)和轉(zhuǎn)錄組仍然具有挑戰(zhàn)性。此外，以抗原特異性方式靶向T和B細(xì)胞以選擇性地改變其行為也十分具有挑戰(zhàn)性。
值得注意的是，最近一項(xiàng)研究顯示，pMHC假型病毒允許對(duì)抗原特異性T細(xì)胞進(jìn)行基因修飾。然而，目前仍缺乏除T細(xì)胞外選擇性操作抗原特異性B細(xì)胞的技術(shù)。
研究模式圖
因此，在這項(xiàng)Cell 研究中，張?jiān)?/strong>團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)了一種名為ENTER的新技術(shù)，它由慢病毒介導(dǎo)，并通過(guò)工程受體-配體相互作用（ENTER）來(lái)顯示配體蛋白、傳遞有效載荷和記錄受體特異性。
ENTER技術(shù)是一種通過(guò)細(xì)胞進(jìn)入記錄配體-受體相互作用的研究平臺(tái)
研究團(tuán)隊(duì)不斷優(yōu)化ENTER，以解碼T細(xì)胞受體（TCR）-MHC肽、抗體-抗原和其他受體-配體對(duì)之間的相互作用。此外，慢病毒呈遞策略允許ENTER捕獲B細(xì)胞受體與任何抗原之間的相互作用。
優(yōu)化ENTER，在病毒表面呈現(xiàn)細(xì)胞內(nèi)抗原，解碼BCR與抗原之間的相互作用
在研究團(tuán)隊(duì)的特殊設(shè)計(jì)下，ENTER技術(shù)可以向抗原特異性T或B細(xì)胞遞送遺傳載荷，從而選擇性地調(diào)節(jié)混合人群的細(xì)胞行為。不僅如此，通過(guò)RNA測(cè)序獲得的單細(xì)胞ENTER讀數(shù)（ENTER-seq）可以實(shí)現(xiàn)抗原特異性、TCR克隆性、細(xì)胞類(lèi)型和單個(gè)T細(xì)胞狀態(tài)的多重枚舉。
ENTER-seq用于大規(guī)模平行測(cè)量抗原肽序列、TCR序列和轉(zhuǎn)錄組
在實(shí)踐應(yīng)用上，CMV血清陽(yáng)性患者血液樣本的ENTER-seq揭示了驅(qū)動(dòng)效應(yīng)記憶T細(xì)胞分化的病毒表位，以及針對(duì)同一表位的克隆間和克隆內(nèi)表型多樣性。
體外擴(kuò)增的CMV特異性原代T細(xì)胞的ENTER-seq
研究團(tuán)隊(duì)還設(shè)想了幾個(gè)基于ENTER技術(shù)的轉(zhuǎn)化應(yīng)用：1）ENTER技術(shù)可用于篩選免疫原性抗原或精英TCRs，為疫苗開(kāi)發(fā)或癌癥免疫治療的合理設(shè)計(jì)提供依據(jù)；2）ENTER技術(shù)可用于篩選靶向病毒抗原的BCR，從而促進(jìn)治療性抗體的開(kāi)發(fā)；3）ENTER可將遺傳載荷靶向遞送到抗原特異性T和B細(xì)胞中，重新激活耗竭的抗腫瘤T細(xì)胞或用于耗竭自身反應(yīng)性T或B細(xì)胞以治療自身免疫；4）如果將ENTER技術(shù)擴(kuò)展到其他受體-配體對(duì)，如G蛋白偶聯(lián)受體、黏附分子或原鈣黏蛋白，則可用于解決免疫系統(tǒng)之外的細(xì)胞間連接及其相關(guān)疾病。
張?jiān)?/strong>，斯坦福大學(xué)教授，HHMI研究員，美國(guó)國(guó)家科學(xué)院院士，美國(guó)藝術(shù)與科學(xué)院院士
論文鏈接：
https://doi.org/10.1016/j.cell.2022.11.016
編者按：本文轉(zhuǎn)載自微信公眾號(hào)：生物世界(ID：ibioworld)，作者：nagashi
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