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實(shí)驗(yàn)背景
中性粒細(xì)胞是先天免疫的核心效應(yīng)細(xì)胞,通過吞噬作用、活性氧釋放及胞外陷阱(NETs)形成清除病原體。新研究突破傳統(tǒng)中性粒細(xì)胞壽命短暫的觀點(diǎn),揭示其具有長(zhǎng)期存活能力、轉(zhuǎn)錄可塑性及免疫調(diào)節(jié)功能,并在膿毒癥、癌癥等疾病中呈現(xiàn)特異性活化標(biāo)志物。然而,系統(tǒng)性檢測(cè)方法的缺乏限制了中性粒細(xì)胞亞群的功能解析及臨床應(yīng)用。為此,本研究設(shè)計(jì)了一款14色多色流式檢測(cè)體系(OMIP-100),整合13種抗體,覆蓋細(xì)胞發(fā)生(如Olfactomedin 4)、成熟/活化(CD10)、遷移及免疫調(diào)節(jié)相關(guān)標(biāo)志物(CD177等),通過優(yōu)化熒光團(tuán)分配(FITC/AF488、PE、APC)實(shí)現(xiàn)核心亞群穩(wěn)定鑒定的同時(shí)保留標(biāo)志物可替換性,支持新抗原或功能底物的靈活拓展。該方案適用于全血、唾液及體外遷移模型等多種樣本類型,動(dòng)態(tài)評(píng)估健康與疾病狀態(tài)下中性粒細(xì)胞的可塑性,為解析其病理生理機(jī)制及臨床轉(zhuǎn)化提供標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)平臺(tái)。
流式方案
人外周血體外純化血中性粒細(xì)胞
檢測(cè)指標(biāo)及熒光素:
Antigen | Fluorochrome | Clone | Purpose |
CD16 | BUV395 | 3G8 | Phagocytosis capacity,GRIM,immunosuppressive |
CD54 | BUV496 | HA58 | Reverse transmigration |
CD11b | BUV737 | ICRF44 | Migration |
CD184 | BV421 | 12G5 | Ontogeny |
CD49d | BV480 | 9F10 | Immune modulation |
CD63 | BV650 | H5C6 | Primary granule release,GRIM subset |
CD15 | BV786 | W6D3 | Lineage |
OLFM-4 | AF488 | 12 | Peripheral blood subset |
CD10 | PE | HI10a | Ontogeny |
CD66b | PE/Fire | 640 | 6/40c Lineage,secondary granule release |
CD62L | PE/Cy7 | DREG-56 | Migration,immune modulation |
CD177 | APC | MEM-166 | Peripheral blood subset |
CD45 | R718 | HI30 | Lineage |
Live/dead | FVS780 | - | Live/dead discrimination |
健康成人全血的門控策略示例:
首先,使用 Time 和 SSC-A 進(jìn)行初步門控,以排除時(shí)間不一致的數(shù)據(jù)。接著,利用 FSC-A 和 SSC-A 門控排除碎片和噪音信號(hào),然后通過 FSC-H 和 FSC-A 選擇單細(xì)胞事件,確保分析的對(duì)象是單個(gè)細(xì)胞。
接下來,通過 CD45+R718 和 FVS780 篩選出活躍的白細(xì)胞,最后使用 CD15hi BV786 和 CD66bhi PE/Fire 640 精確篩選出純中性粒細(xì)胞。在獲得純中性粒細(xì)胞群體后,可以進(jìn)一步分析其下游種群,包括:血液亞群、遷移能力、顆粒釋放、免疫調(diào)節(jié)、罕見亞群、顆粒釋放免疫調(diào)節(jié)、代謝增強(qiáng)(GRIM)和細(xì)胞成熟。
為了深入探究中性粒細(xì)胞表型的個(gè)體差異和細(xì)微特征,研究采集了多種樣本中的中性粒細(xì)胞群體。將每個(gè)樣本的細(xì)胞數(shù)量降采樣至10000個(gè)粒子數(shù),并運(yùn)用Specter R包進(jìn)行UMAP分析(參考圖2)。這種分析方法可以將高維的單細(xì)胞數(shù)據(jù)映射到低維空間,從而直觀展示不同樣本來源中性粒細(xì)胞的分布情況和特征差異。
圖2
樣本來源包括供體的全血、經(jīng)遷移刺激但未感染的中性粒細(xì)胞、受銅綠假單胞菌感染且經(jīng)遷移刺激的中性粒細(xì)胞以及健康人的唾液(參考圖3)
圖3
UMAP簇根據(jù)樣本來源進(jìn)行顏色區(qū)分,紫色代表全血,藍(lán)綠色代表未感染但有遷移刺激的中性粒細(xì)胞,紅色代表受銅綠假單胞菌感染且有遷移刺激的中性粒細(xì)胞,綠色代表健康人的唾液。
圖4展示了每個(gè)標(biāo)記物相對(duì)表達(dá)量的熱圖和樹狀圖,通過熱圖可以清晰地看到不同亞群中各標(biāo)記物的表達(dá)水平差異,樹狀圖則有助于分析不同亞群之間的親緣關(guān)系和相似性。
圖4
總結(jié)
本研究成功構(gòu)建了一套適用于臨床及實(shí)驗(yàn)室樣本的人類中性粒細(xì)胞深度表型分析技術(shù)平臺(tái)。該方案不僅實(shí)現(xiàn)了對(duì)中性粒細(xì)胞亞群發(fā)生、遷移及免疫調(diào)節(jié)功能的精細(xì)化解析,創(chuàng)新性地提出在外周血單個(gè)核細(xì)胞(PBMC)分離與低溫保存前完成中性粒細(xì)胞表型檢測(cè)的策略,有效規(guī)避了中性粒細(xì)胞因低溫敏感性導(dǎo)致的活性損失問題,顯著提升了血液樣本分析的可靠性。
基于標(biāo)準(zhǔn)化多色流式檢測(cè)體系(OMIP-100)的靈活設(shè)計(jì),該平臺(tái)可適配全血、唾液及體外遷移模型等多種樣本類型,其標(biāo)志物可替換性設(shè)計(jì)為探索新型抗原或功能底物提供了拓展空間。研究團(tuán)隊(duì)預(yù)期,該技術(shù)的廣泛應(yīng)用將突破現(xiàn)有中性粒細(xì)胞研究的檢測(cè)瓶頸,推動(dòng)其在感染、膿毒癥及腫瘤微環(huán)境等疾病動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)中的轉(zhuǎn)化應(yīng)用。未來研究可基于此技術(shù)框架,深度解析疾病特異性中性粒細(xì)胞亞群的分子特征與功能調(diào)控網(wǎng)絡(luò),為靶向治療策略的開發(fā)提供全新視角。
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