Sci Adv丨岑浩璋/黃兆麟/南浪等开发高通量精准单细胞配对技术实现抗原-受体互作分析

病毒性传染病持续对人类健康和全球经济构成重大威胁 ， 严重冲击公共卫生体系和医疗资源承载能力 。 在病毒感染的过程中， 合胞体 （syncytium）的 形成是加重疾病严重程度的重要机制。以 新冠病毒 为例，其 s pike 刺突蛋白与宿主细胞表面的 ACE2 受体结合，诱导感染细胞与邻近细胞发生融合，形成多核合胞体 ，进而 导致 严重 的组织损伤和 炎症反应 。在这一过程中，病毒抗原与宿主受体之间的相互作用 直接 决定 了 病毒 的 致病性和宿主 的 易感性。 因此， 系统 性地 解析不同病毒变 变 体与宿主受体组合的合胞体形成 效率 ，对于预测病毒突变后 的 感染性 ， 并为不同人群制定针对性的治疗策略具有 十分 重要 的 意义。

然而， 现有的合胞体 表征手段 仍存在明显 不足。其 依赖于逐一构建抗原与受体变体， 并 在多孔板中共培养 分别表达有抗原和受体的 细胞， 最终 通过 测量所形成 合胞体 的 面积 来量化不同细胞组合的融合效率 。该方法操作过程 复杂 且 通量极低，难以应对不断涌现的病毒变异体 以 及宿主受体多态性的系统 筛查 。 因此 亟需发展一 种 精准高效 的合胞体表征新方法，在高度可控的条件下同时解析 不同 抗原- 受 体组合的细胞融合 效率 。

近日，来自香港城市大学的岑浩璋课题组和来自香港大学的黃兆麟课题组 （西安交通大学南浪研究员为第一作者） 在 Science Advances 上 合作 发表了题为

Droplet-based single-cell pairing for high-throughput interaction mapping of antigen-receptor combinations

该方法结合液滴分选和液滴融合 ，成 功克服了双泊松分布带来的随机性问题，实现了在单个液滴中的一对一细胞包裹，配对成功率超过95%。 通过在两组细胞中分别转染GFP1-10 和GFP11基因，可以成果识别融合形成的合胞体并对其进行筛选。 在此基础上， 进一步 引入基因条形码策略，对 合胞体内 所携带的 spike和ACE2 基因进行融合，从而 通过 测序分析识别到成功形成合胞体的变体组合。最后通过统计各基因组合筛选前后的丰度变化，对不同抗原-受体的合胞体形成 效率 进行量化评估。

利用该方法， 作者 对 1 8种 spike 蛋白变体与39种ACE2变体 的 共 70 2种组合 进行了 高通量 的 筛选 分析。 研究发现刺突蛋白中“FF”内质网输出基序的形成可显著增强其 介 导的细胞融合能力，此类突变具有潜在的高致病性，值得重点监测。同时，该 研究还 验证了部分人源ACE2单核苷酸多态性对病毒感染的保护作用 ， 相关结果也 与 细胞培养 测试实验相一致 。

该方法首次实现了高通量的“库对库”筛选研究，有效对所有可能的变异组合进行了网格化的映射分析，为揭示不同人群对多种病毒突变体感染的差异提供了技术支撑。同时， 基于液滴 微流控 的单细胞配对方法还可用于其他细胞与细胞间的 互作 研究，例如CAR - T细胞与肿瘤细胞的功能筛选，以及宿主与微生物相互作用分析等，进而 为 解析复杂生物体系中的功能关联机制提供有力的技术支撑。

https://www.science.org/doi/epdf/10.1126/sciadv.aeb1515

制版人： 十一

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