单细胞测序技术能够通过揭示单个细胞的基因结构和基因表达状态，反映细胞间的异质性，在当下已经是一项非常普及的技术。但单细胞测序无法直接获取蛋白质表达的信息，也无法准确测量转录后和翻译后修饰的情况，例如蛋白质降解、异构体检测和糖基化。如何在单次检测中同时实现测序和蛋白信息获取，从而提供单细胞功能的全面信息？ 

 

耶鲁大学的  Rong Fan 教授团队在  Nature biotechnology  刊发文章：「High-plex protein and whole transcriptome co-mapping at cellular resolution with spatial CITE-seq」的文章，他们利用  CITE-seq 技术，分析了小鼠多种组织中的 189  种蛋白质和全转录组，并且测量了人体组织中的 273  种蛋白质和转录组，揭示人体在接种冠状病毒 mRNA 疫苗后，接种部位皮肤早期的免疫激活情况 [1]。

 

何为 CITE-seq 技术？如何实现分析多种蛋白？ 

 

CITE-seq（Cellular indexing of transcriptomes and epitopes by sequencing）是一种在单细胞测序的基础上，进一步收集细胞表面蛋白信息的联合技术。相较于传统的单细胞转录组测序，额外收集的细胞表面蛋白信息，可以协助研究者更加深入的区分细胞异质性、更精确的挖掘特异性的细胞类型，探索治疗耐药性等生物学现象背后的机制。

 

了解 CITE-seq 的工作原理，就不难理解它为什么能够同时分析大量蛋白了：在常规的细胞收集后，该方法需要使用细胞表面各类蛋白对应抗体进行细胞孵育。在这一步中使用的每一种抗体，都通过二硫键连接了特定的核苷酸「标签」，「标签」上一般包含三部分功能不同的序列：1、用于后续扩增的 PCR 引物结合序列；2、用于区分不同种类抗体的 Barcode 序列；3、用于后续被捕获的 Poly（dA）  序列。孵育完成后，细胞表面蛋白被等量的核苷酸标签数量标记，从而便于后续蛋白定量。

 

待孵育结束洗去未结合抗体，后续处理与单细胞测序流程基本一致。在测序中会完成单个细胞 mRNA  捕获以及抗体携带的特定核苷酸标签的捕获。之后便可构建起 cDNA 文库与「表面蛋白标签」文库，进行数据分析。

 

CITE-seq  的技术优势
 

1，数据获取信息更多

相比传统的单细胞测序，CITE-seq 所测定的蛋白比 mRNA 更能反应细胞状态，同时蛋白表达数据可以更好的帮助细胞分类，提高细胞类型识别准确度。

 

2，标记细胞表面蛋白更多

通过「标签」抗体来标记蛋白的数量远远超过流式细胞仪的荧光团数量或质谱仪的同位素数量，理论上来讲可以标记数量是没有上限的。

既然胞外蛋白能够利用上述技术完成定量分析，那么胞内、核内蛋白是否也能够进行类似的测序分析呢？

 

Proteintech Genomics 全新技术升级，胞内蛋白同步可测

 

Proteintech Genomics 作为一家单细胞和空间分析多组学试剂的供应商，推出了  MultiPro™ Human Fixed Cell Immune Profiling Antibody Cocktail，该混合液包含  53 种针对细胞内和细胞表面蛋白的抗体，外加 5 种同型对照。能够实现细胞内和细胞表面蛋白同时标定。经证明，预滴定鸡尾酒与  10x Genomics® Chromium® Single Cell Gene Expression Flex 产品兼容。

Proteintech Genomics 的  MultiPro™ 人源固定单细胞

免疫组库抗体鸡尾酒（Antibody Cocktail ）

 

产品验证数据库

胞内靶标 SRC 数据

核靶标 IRF4 数据

分泌蛋白 IL1B 数据

 

行业评价

 

Proteintech Genomics 公司首席执行官  Kit Nazor 博士表示：「借助 CITE-seq（Cellular Indexing of Transcriptomes and Epitopes by sequencing）等技术，研究人员可以在单细胞基因表达谱的基础上叠加高度多重化的细胞表面蛋白数据，但他们无法获得细胞内蛋白的信息。Proteintech Genomics 一直致力为研究人员提供更深入地超越细胞表面的探索能力，希望不局限于细胞表面蛋白，还能够提供高分辨率的细胞内蛋白质视图。我们的 MultiPro™ 抗体将帮助研究人员突破单细胞研究的界限。」

 

10x Genomics 生物学副总裁 Peter Smibert  说：「在加入 10x Genomics 之前，我的实验室开发了 CITE-seq 技术来测量单细胞转录组中的表面蛋白。虽然随后有几个团队成功地将细胞内蛋白与单细胞基因表达耦合，并得到可信信号，但所得数据并不理想。Proteintech Genomics 的 MultiPro™ Immune Profiling Cocktail 与 10x Genomics® Chromium® Single Cell Gene Expression Flex 测序技术相结合，是一项具有革命性意义的突破，不仅可以在整个细胞层面（包括表面、细胞质和细胞核）实现蛋白质的检测分析，还能提供高质量的单细胞基因表达数据。」

 

关于 Proteintech Genomics®

Proteintech Genomics 是一家专注于为研究界提供强大工具的生命科学技术公司，旨在挖掘单细胞和空间多组学领域的潜力。该公司正在开发高度多重化且完全优化的蛋白质组学分析方法，可轻松整合到各种单细胞和空间分析应用工作流程中。Proteintech Genomics 作为 Proteintech 集团子公司成立于 2022 年，于 2022 年 7 月在圣地亚哥建立了业界先进的研发实验室和工厂。

 

关于 10x Genomics

10x Genomics 是一家专注于生命科学技术的公司，致力于开发产品以加速对生物学的理解并推动人类健康。我们提供综合解决方案，包括单细胞和空间生物学的仪器、耗材和软件，帮助科学研究人员、转化研究人员和生物制药公司以高分辨率和大规模理解与复杂性相匹配的生物系统。我们的产品在肿瘤学、免疫学、神经科学等领域取得了突破性进展，并推动了对健康与疾病深入认知的重要发现。

 

关于 Proteintech Group

Proteintech Group, Inc. 成立于 2001 年，是抗体、蛋白质、纳米抗体和免疫测定试剂盒的优秀制造商。Proteintech 拥有超过 220000 次的文献引用，可提供跨研究领域的抗体和免疫测定产品。此外，Proteintech 还生产人源细胞表达、具有生物活性、cGMP 级的细胞因子、生长因子和其他蛋白质。Proteintech 的生产基地通过了 ISO13485 和 ISO9001 认证。

 

参考文献：

[1] Liu Y, DiStasio M, Su G, Asashima H, Enninful A, Qin X, Deng Y, Nam J, Gao F, Bordignon P, Cassano M, Tomayko M, Xu M, Halene S, Craft JE, Hafler D, Fan R. High-plex protein and whole transcriptome co-mapping at cellular resolution with spatial CITE-seq. Nat Biotechnol. 2023 Oct;41(10):1405-1409. doi: 10.1038/s41587-023-01676-0. Epub 2023 Feb 23. PMID: 36823353; PMCID: PMC10567548.