10X空间转录组VDJ分析引入日程与临床免疫疗法

作者，Evil Genius

初四了，新年了，在医院熬了一宿，刚起来，北京的一个课题组在分析外显子和单细胞空间数据的时候问了我一个问题，那就是单细胞空间的临床运用在哪里？其实结合工作经历而言，我认为单细胞的临床运用可能还遥遥无期，但是空间的运用已初见端倪，我们简单来看一下。

我们都知道在特检领域有三大系统，分别是肿瘤基因检测系统（WES）、遗传基因检测系统、感染性疾病基因检测系统（mNGS和tNGS），其中关于肿瘤基因检测系统介绍的最多，遗传次之，tNGS目前介绍的少一点。那么如果我们对单细胞空间和临床检测相当了解的话，那么很容易看到其中的结合部，那就是VDJ和宏基因组检测。

其中单细胞也可以做宏基因组和VDJ，但是单细胞由于采用drop-seq的方式，而且一块组织经过处理已经丢失了大部分的信息，每个样本仅剩下1万左右的细胞供下游分析，而且方法在应用层面存在诸多缺陷，临床运用任重道远。

但是空间就不同了，关于空间宏基因组的检测之间都介绍过，文章在

GATK的人类宿主的微生物检测流程PathSeq和在空转上的运用

单细胞空间宏基因组揭秘微生物群对癌症空间和细胞异质性的作用

单细胞空间宏基因组揭秘微生物群对癌症空间和细胞异质性的作用2

且空间转录组检测病原微生物的方法已经成熟，那么在应用层面检测到的病原微生物与其在组织部位的具体位置，将会为医疗领域的运用提供极大的帮助。

另一个结合点在VDJ，单细胞VDJ已经存在了很多年了，但是一直无法解决我们实际上的问题，最根本的原因在于还是无法找到真针对特定肿瘤的靶向VDJ序列。

在临床运用上，比如目前最火的CAT-T疗法，在临床上，CAR-T细胞的治疗首先需要收集患者的外周血并分选出T细胞，T细胞在体外进行刺激扩增并通过病毒载体转入特定的CAR基因，被称为CAR-T，随后再将扩增后的CAR-T回输给患者，在患者体内行使其被设定的肿瘤杀伤作用。

CAR的基本结构如下图所示

CAR分子包括三个主要部分：胞外域、跨膜域和胞内域。胞外域中的抗原结合域通常是一个抗体来源的单链片段scFv分子，主要由抗体的可变轻链（VL）和可变重链（VH）及中间的Linker区连接组成，再通过铰链区（Hinge）连接到跨膜结构域，负责识别抗原。跨膜域的主要功能在于将CAR分子锚定在细胞膜上，其对CAR分子表达的稳定性具有重要作用。胞内域则包括共刺激结构域和信号转导结构域，二者合力负责T细胞的完全活化。其中，通过在一代CAR CD3ζ胞内信号转导区上增加共刺激结构域，已逐渐衍生出二代、三代甚至四代CAR，目前临床上使用较多的依旧为二代CAR。

T细胞表面表达T细胞抗原受体（T cell receptor，TCR） TCR为所有T细胞表面的特征性标志，以非共价键与CD3结合，形成TCR—CD3复合物，TCR的作用是识别抗原。T细胞的激活需要两个信号，第一信号是上述的TCR和多肽-MHC分子的结合形成的TCR信号，但是这条信号不足以激活静止状态的T细胞。只有在CD28和其受体提供的第二条共刺激信号的情况下，T细胞激活相关的RNA及蛋白才会被合成，关键细胞因子IL-2才会被分泌，细胞也会从G0期进入到G1期。因此，是共刺激信号和TCR信号一起完成T细胞的激活。

其实看到这里，我们基本上就明白了，核心就在在于抗原的识别，其中一位哈佛的博士跟我交流