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單細胞的代謝分析 - SCENITH：基于流式細胞儀的單細胞能量代謝功能曲線繪制方法
單細胞的代謝分析
能量代謝重編程對癌癥和免疫反應至關重要。腫瘤微環境中的葡萄糖競爭可以調節腫瘤細胞和腫瘤浸潤淋巴細胞（TILs）的代謝和功能，影響癌癥的進展和抗腫瘤免疫反應。因此，隨著免疫療法的發展，亟需一種針對復雜組織/血液樣本的簡單免疫代謝譜分析方法，以便在治療前后對患者進行監測，并預測免疫療法的預后。
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目前，安捷倫Seahorse能量代謝分析儀已成為活細胞代謝分析的金標準，以簡便靈敏的方法分析細胞群整體代謝能力。而對于復雜的血液樣本或者活檢組織中的異質細胞或者極少量的細胞群的代謝譜的檢測，細胞分選和培養基培養會改變細胞代謝活性，因此很難準確檢測人體血液樣本或活檢組織中的異質和稀少細胞群的代謝譜檢測。
法國Aix Marseille大學的Rafael J. Argüello團隊開發了一種利用流式細胞術在單細胞水平上量化細胞代謝的方法SCENITH（single cell energetic metabolism by profiling translation inhibition），并將此方法應用于全血和人腫瘤樣本中，確定了腫瘤組織相關免疫細胞與癌旁組織免疫細胞之間的代謝差異。
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? SCENITH實驗設計原理
因此，可以通過測定 PS 水平來衡量整體的細胞能量代謝水平。科學家利用嘌呤霉素（Puromycin, puro）這種藥物的特點，puro可以摻入蛋白質翻譯過程，并導致蛋白質翻譯終止，而帶有puro的多肽會從核糖體中釋放出來，結合新型抗 puro 單克隆抗體，便開發出了以 PS 水平為讀數、具有單細胞分辨率的復雜代謝分析的簡便方法SCENITH（圖1）。
作者利用代謝抑制劑（2-DG和Oligomycin）證明細胞內ATP和PS水平相關性很高（r=0.985; p < 0.0001）。作為平行對照，分別利用Seahorse和SCENITH檢測人活化T細胞的代謝特征，兩種方法計算出的T細胞酵解容量結果趨勢一致，且相關性高（Spearman r2 = 0.85, p < 0.01）。
圖1. SCENITH 實驗設計
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SCENITH通過流式細胞儀并行研究多種細
胞類型的代謝反應
SCENITH設計用于進行體內外代謝研究，尤其是針對全血/組織樣本中的稀有細胞，避免了培養基帶來的代謝偏差。作者也對來自患者實體瘤中的髓系細胞進行了SCENITH分析，發現了不同的代謝特征，其中癌旁組織巨噬細胞較腫瘤相關巨噬細胞具有更高的糖酵解能力，而腫瘤相關巨噬細胞糖酵解能力的下降與免疫抑制相關，也與腫瘤進展和預后不良有關。
接下來作者將SCENITH與單細胞轉錄組分析相結合。發現SCENITH獲得的功能性代謝譜和單細胞轉錄組獲得代謝基因相關表達譜高度相關，結果表明腫瘤微環境通過持久影響代謝基因的表達來調控巨噬細胞代謝水平（圖5）。
圖 5. 腫瘤和癌旁組織樣本中并行進行 SCENITH 和 scRNA 測序代謝圖譜檢測
總結
SCENITH 是一種用于復雜免疫代謝譜分析的簡單方法。它允許用戶同時建立表型，并在體外平行提取多種細胞類型的全局代謝譜。這種快速靈敏的方法與Seahorse技術具有一致性和可比性，因此可以作為Seahorse在全血/組織等稀有臨床樣品的代謝譜補充檢測法。另外，大多數研究機構和醫院都有流式細胞儀，因此SCENITH 是一種便捷以及低成本的能量代謝檢測方法。SCENITH 還具有靈敏度高、易操作、單細胞分辨率高、只需一個熒光通道、讀數穩定、操作時間短、與固定和分選兼容等優點，因此是研究組織細胞和體內復雜群體的整體代謝的無與倫比的方法。
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?SCENITH 是一種用于體內外復雜代謝分析樣本的簡單方法
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SCENITH 可監測代謝途徑受抑制時蛋白質翻譯的快速變化
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蛋白的翻譯抑制譜反應了代謝容量和代謝依賴
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SCENITH 可同時對血液和腫瘤組織樣本中不同豐度的細胞進行代謝分析
關于安捷倫細胞分析
安捷倫細胞分析平臺包括xCELLigence RTCA實時細胞分析儀、Novocyte系列流式細胞儀、Seahorse能量代謝分析儀以及Synergy系列微孔板檢測和Cytation 系列細胞微孔板成像。安捷倫細胞分析平臺聚焦細胞基因治療產品的開發全程，作為適配新一代療法的強大分析工具，提供多方位的細胞效力檢測和深度的細胞分析，并致力于研發、生產質控以及臨床的全方位檢測與分析。
