为什么单细胞测序发现的细胞状态需要蛋白层面验证?

很多研究者做完单细胞测序后会遇到一个共同问题:细胞类型已经分出来了,marker也找到了,下一步到底应该做什么?如果研究目标是继续扩展转录层面的空间表达,可以考虑空间转录组;但如果关键问题是细胞在组织中如何排列、是否形成组织结构、蛋白标志物是否在对应细胞中表达,那么PCF 可能更适合作为下一步。Nature肠道组织图谱展示了这一思路:单核RNA和ATAC负责解析细胞与调控,**PCF(CODEX)**空间蛋白成像负责解析组织原位结构。

在这篇研究中,单细胞/单核数据揭示了肠道不同区域的细胞复杂性。研究者识别出多个免疫、基质和上皮细胞类型,包括CD8 T细胞、CD4 T细胞、B细胞、浆细胞、树突细胞、巨噬细胞、平滑肌细胞、内皮细胞、成纤维细胞、肠上皮细胞、杯状细胞、Paneth细胞和神经内分泌相关细胞等。单细胞数据还帮助研究者分析小肠与结肠之间的细胞组成差异,以及上皮分化和染色质开放状态变化。

但这些信息如果脱离组织位置,就很难解释肠道真正的空间功能。肠道并不是一个均质细胞混合物,而是由黏膜、隐窝、绒毛、固有层、肌层、神经、血管和免疫结构共同组成的多层系统。文献中的PCF ****(CODEX)****成像进一步发现,CD8 T细胞可形成上皮内淋巴细胞相关邻域,浆细胞可形成浆细胞富集邻域,Paneth细胞与小肠隐窝环境相关,结肠中还出现神经内分泌细胞富集邻域。这些结论依赖于组织原位空间蛋白观察,而不是单细胞悬液数据本身。

PCF的价值就在这里:它可以把单细胞测序中已经识别出的细胞群和marker转化为抗体Panel,在组织切片中同时观察多个蛋白指标。研究者不只是知道"有CD8 T细胞",而是可以看到它们是否进入上皮层;不只是知道"有浆细胞",而是可以观察它们是否聚集在黏膜固有层;不只是知道"有Paneth细胞",而是可以分析其周围是否有CD4 T细胞、CD8 T细胞或其他支持性细胞。

所以,单细胞图谱越细,越需要组织原位技术来承接。单细胞测序帮助研究者确定候选细胞和候选marker,PCF 帮助研究者把这些发现放回组织结构中理解。空间转录组当然有其价值,但当问题已经从"基因表达在哪里"转向"蛋白标志物如何组成细胞邻域和组织结构"时,PCF提供的是更贴近组织病理和功能状态的观察维度。

【本文说明】

本文仅为科研技术方法介绍,不涉及疾病诊断、治疗建议、疗效预测、用药指导或临床决策。文中提及研究发现均来自学术文献,相关分析结果需结合更多实验和研究进一步观察与复核,不构成任何医疗意见。

【参考文献】

Hickey JW, Becker WR, Nevins SA, et al. Organization of the human intestine at single-cell resolution. Nature . 2023;619(7970):572-584. doi:10.1038/s41586-023-05915-x

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