病毒性傳染病持續(xù)對人類健康和全球經(jīng)濟構成重大威脅 ， 嚴重沖擊公共衛(wèi)生體系和醫(yī)療資源承載能力 。 在病毒感染的過程中， 合胞體 （syncytium）的 形成是加重疾病嚴重程度的重要機制。以 新冠病毒 為例，其 s pike 刺突蛋白與宿主細胞表面的 ACE2 受體結合，誘導感染細胞與鄰近細胞發(fā)生融合，形成多核合胞體 ，進而 導致 嚴重 的組織損傷和 炎癥反應 。在這一過程中，病毒抗原與宿主受體之間的相互作用 直接 決定 了 病毒 的 致病性和宿主 的 易感性。 因此， 系統(tǒng) 性地 解析不同病毒變 變 體與宿主受體組合的合胞體形成 效率 ，對于預測病毒突變后 的 感染性 ， 并為不同人群制定針對性的治療策略具有 十分 重要 的 意義。

然而， 現(xiàn)有的合胞體 表征手段 仍存在明顯 不足。其 依賴于逐一構建抗原與受體變體， 并 在多孔板中共培養(yǎng) 分別表達有抗原和受體的 細胞， 最終 通過 測量所形成 合胞體 的 面積 來量化不同細胞組合的融合效率 。該方法操作過程 復雜 且 通量極低，難以應對不斷涌現(xiàn)的病毒變異體 以 及宿主受體多態(tài)性的系統(tǒng) 篩查 。 因此 亟需發(fā)展一 種 精準高效 的合胞體表征新方法，在高度可控的條件下同時解析 不同 抗原- 受 體組合的細胞融合 效率 。

近日，來自香港城市大學的岑浩璋課題組和來自香港大學的黃兆麟課題組 （西安交通大學南浪研究員為第一作者） 在 Science Advances 上 合作 發(fā)表了題為

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

該方法結合液滴分選和液滴融合 ，成 功克服了雙泊松分布帶來的隨機性問題，實現(xiàn)了在單個液滴中的一對一細胞包裹，配對成功率超過95%。 通過在兩組細胞中分別轉染GFP1-10 和GFP11基因，可以成果識別融合形成的合胞體并對其進行篩選。 在此基礎上， 進一步 引入基因條形碼策略，對 合胞體內(nèi) 所攜帶的 spike和ACE2 基因進行融合，從而 通過 測序分析識別到成功形成合胞體的變體組合。最后通過統(tǒng)計各基因組合篩選前后的豐度變化，對不同抗原-受體的合胞體形成 效率 進行量化評估。

利用該方法， 作者 對 1 8種 spike 蛋白變體與39種ACE2變體 的 共 70 2種組合 進行了 高通量 的 篩選 分析。 研究發(fā)現(xiàn)刺突蛋白中“FF”內(nèi)質網(wǎng)輸出基序的形成可顯著增強其 介 導的細胞融合能力，此類突變具有潛在的高致病性，值得重點監(jiān)測。同時，該 研究還 驗證了部分人源ACE2單核苷酸多態(tài)性對病毒感染的保護作用 ， 相關結果也 與 細胞培養(yǎng) 測試實驗相一致 。

該方法首次實現(xiàn)了高通量的“庫對庫”篩選研究，有效對所有可能的變異組合進行了網(wǎng)格化的映射分析，為揭示不同人群對多種病毒突變體感染的差異提供了技術支撐。同時， 基于液滴 微流控 的單細胞配對方法還可用于其他細胞與細胞間的 互作 研究，例如CAR - T細胞與腫瘤細胞的功能篩選，以及宿主與微生物相互作用分析等，進而 為 解析復雜生物體系中的功能關聯(lián)機制提供有力的技術支撐。

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

制版人： 十一

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