上海交通大学陶生策教授发表PhIP-seq技术研究综述

文摘   2024-08-29 13:00   中国台湾  

导语:解析抗体反应谱(antibody reactome)可以为研究自身免疫性、病原免疫、抗原暴露和过敏反应等提供更深层次见解,对于生物标志物的发现、临床诊断、疾病治疗的预后评估以及群体水平免疫洞察非常关键。新兴的噬菌体展示免疫共沉淀测序技术(PhIP-seq)是一种高通量的鉴定抗体谱表位以及识别抗原信息的技术。该技术基于人为设计的多肽库联合高通量DNA合成,将其包装到噬菌体中并最终在噬菌体表面进行展示多肽。可通过与不同来源样本中总抗体的免疫沉淀,后续对抗体结合的噬菌体的DNA插入片段进行测序进而解决科学问题。

上海交通大学系统生物医学研究院副院长、抗码生物科技有限公司创始人陶生策教授在Molecular & Cellular Proteomics杂志上发表了题为Phage immunoprecipitation and sequencing—a versatile technique for mapping the antibody reactome的综述文章,全面深入地总结了PhIP-seq技术的发展史、研究现状、应用场景并描绘了未来发展趋势和前景。

噬菌体展示文库构建及数据分析模型

利用PhIP-seq技术开展研究的第一步是基于研究目的选择或构建合适的多肽文库,文章详细总结了现有文献中报道的各类噬菌体展示肽库,包括人蛋白质组、全人类病毒、冠状病毒、细菌真菌等毒力因子、过敏原、自身免疫表位等可满足多种研究需求的噬菌体展示肽库,可供研究者学习参考(详见下表)。

文章也总结了现有的数据分析方法。对于NGS测序得到的数据如何进行分析,当前有两种主要的统计分析模型:计算广义泊松分布和Z-Score计算模型,还有研究采用的是计算伽马泊松分布,近期一种新的方法——贝叶斯富集估算法也已出现,本综述同样进行了详细介绍。

PhIP-seq技术的应用场景

基于PhIP-seq构建全景观的抗体反应谱开启了新的领域,它使得研究者可以以前所未有的通量和覆盖度对任意抗原进行抗体检测,因此具有广泛的应用前景。文章系统总结了文献中的各类应用:

免疫系统失调:PhIP-seq是一种非常适合识别与自身免疫性和神经退行性疾病、癌症和感染相关的生物标志物的工具,通过血清学检测诊断疾病或区分治疗或愈后结果的生物标志物对临床应用具有重要价值。


确定抗原公共表位:通过研究免疫系统的抗原表位,我们可以更深入地了解大规模人群中个体免疫系统是如何在感染史中发挥作用并完成进化的,有助于感染性疾病的诊断,还可探究感染与其他疾病(如肿瘤)的联系。


CAR-T等细胞疗法前后对个体抗体表位的影响:机体的抗体表位信息能够评估B细胞耗竭疗法的影响强度。


病毒感染性疾病病因学研究:通过VirScan检测相关患病人群的自身抗体谱,能够发现针对特定病毒的特异性富集抗体。


过敏相关研究:过敏是一种免疫系统功能失调的表现,PhIP-seq技术可通过解析IgE和IgG的表位确定过敏原信息。


此外,PhIP-seq已在消化道领域(肠道菌群覆盖抗原库)以及母传抗体疫苗研究领域发表诸多成果。而在大规模队列研究中,PhIP-seq的结果为生物信息学方法和机器学习提供了广阔的用武之地,如一种基于VirScan结果的抗病毒抗体反应解卷积算法——AVARDA,可通过将结果与人源病毒序列比对来评估既往病毒感染史。

PhIP-seq技术展望

任何技术都有它的应用边界,当前PhIP-seq技术仍然存在一些局限性,如无法涵盖全部构象表位的信息,存在一定背景噪声(因此需要设置额外的对照组)以及蛋白质白的转录后修饰(PTM)表位通常被缺失或忽略,这些都需要进一步的优化。 

但更不可否认的是,在近十年PhIP-seq技术已经得到长足的关注与广泛应用,且技术的发展与标准化将使其更具吸引力,我们相信PhIP-seq将在未来更多地整合到大型队列多组学研究中,因为这不仅是生物医学研究和资助的趋势,而且也是PhIP-seq技术本身的强大之处。

参考文献

Sundell GN, Tao SC. Phage immunoprecipitation and sequencing-a versatile technique for mapping the antibody reactome. Mol Cell Proteomics. Published online August 19, 2024. doi:10.1016/j.mcpro.2024.100831


公司介绍

上海抗码芯瑞生物科技有限公司(简称“抗码芯瑞”),由上海交通大学知名教授领衔创立,深耕蛋白组、抗体组领域研究超过20年。公司一直致力于抗体组学前沿技术方法的持续开发及成果转化,建立了国内领先的噬菌体免疫沉淀测序(PhIP-seq)技术平台,独家定制六大抗原组库,并可提供定制化抗原建库服务。抗码芯瑞开展基于PhIP-seq平台的高通量筛选、数据分析及后续验证等技术服务,为抗体组学研究提供整体解决方案。


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