AbSeq Oligo抗体：单细胞多组学分析的创新技术

摘要

AbSeq Oligo抗体技术通过将特异性抗体与寡核苷酸条形码结合，实现了单细胞水平上蛋白质与mRNA的同步检测。该技术突破了传统流式细胞术的检测维度限制，为免疫学、肿瘤生物学等领域提供了高分辨率的多组学分析工具。本文系统阐述其技术原理、应用场景及未来发展方向，探讨其在精准医疗中的潜在价值。

AbSeq Oligo抗体与细胞表面蛋白结合示意图

引言

单细胞多组学技术的兴起，标志着生命科学研究进入高精度时代。传统流式细胞术受限于荧光通道数量，难以实现大规模蛋白标志物检测；而单细胞转录组测序虽能解析基因表达谱，却无法捕捉蛋白质动态。AbSeq Oligo抗体技术通过将抗体与DNA条形码偶联，结合高通量测序技术，首次实现了单细胞表面蛋白与转录组的并行分析 。该技术自2018年商业化应用以来，已在《Nature Immunology》《Cell》等顶级期刊发表突破性研究成果。

技术原理与实验流程

1. 分子探针设计

Ab-oligos由三部分构成：

• 抗体结合域：特异性识别目标抗原（如CD3、CD19等）

• 通用引物区：包含PCR扩增所需的通用序列

• 唯一分子标识符（UMI）：12-15nt独特条形码，用于区分单个抗体分子

这种设计使每个抗体分子具备可追溯性，显著降低检测背景噪音 。



Ab-oligos分子结构示意图

2. 实验流程

• 样本制备：单细胞悬液需通过微流控芯片或液滴分选系统进行分离，细胞活性需>90%以保证数据可靠性。

• 抗体孵育：冻干抗体混合物复溶后与细胞共孵育（通常2-8℃避光反应30分钟），抗体浓度需优化以避免非特异性结合。

• 条形码捕获：裂解细胞后，通过磁珠捕获带有polyA尾的寡核苷酸，包括mRNA与Ab-oligos。

• 文库构建：使用模板转换（Template Switching）技术合成cDNA，随后进行PCR扩增。蛋白质条形码与转录组数据通过不同引物区分。

• 测序分析：Illumina NovaSeq平台完成测序后，UMI计数用于量化蛋白表达水平，同时比对转录组数据 。

核心应用场景

1. 免疫细胞图谱构建

在COVID-19重症患者研究中，AbSeq技术成功鉴定出CD16+单核细胞亚群，其表面蛋白CX3CR1高表达与细胞因子风暴显著相关  。相较于传统CyTOF技术，AbSeq将检测通量提升至100+蛋白标志物，且无需金属标签稀缺性问题。

2. 肿瘤微环境解析

2023年《Cancer Cell》研究显示，在乳腺癌PD-1抑制剂耐药模型中，AbSeq联合单细胞转录组分析发现：

• 耐药组T细胞表面TIM-3/LAG-3共表达率增加45%

• 肿瘤相关巨噬细胞（TAM）的CD163/CD206表达与VEGFA mRNA水平呈正相关

• 该发现为联合免疫治疗提供了新靶点 。



肿瘤微环境中AbSeq检测结果热图

3. 代谢疾病机制研究

在非酒精性脂肪肝（NAFLD）模型中，AbSeq揭示肝星状细胞表面PDGFRβ蛋白与TGF-β1 mRNA共表达模式，提示细胞自分泌调控机制在纤维化中的作用 。

技术优势与局限性分析未来发展方向

• 空间组学整合最新研发的Visium HD技术已实现AbSeq与空间转录组联用，可在组织切片中定位特定细胞亚群的蛋白-基因共表达区域 。

• 人工智能辅助分析DeepAbSeq算法通过卷积神经网络，可自动识别抗体非特异性结合信号，准确率较传统方法提升28% 。

• 动态监测应用微流控活细胞AbSeq系统原型机已实现72小时连续监测T细胞活化过程中CD69/CD25蛋白与IL-2 mRNA的时序变化 。



微流控AbSeq动态监测装置原理图

结论

AbSeq Oligo抗体技术正在重塑单细胞分析范式。随着抗体库扩展至500+靶标（2024年Abcam发布Panel v3），以及纳米孔测序技术带来的实时分析可能，该技术有望在个性化疫苗开发、CAR-T疗效监控等领域发挥更重要作用。然而，如何降低数据分析复杂度、建立跨平台标准化流程，仍是解决的技术瓶颈。

打赏