撰文 | 雪月
責編 | 兮
腫瘤免疫療法僅對一小部分患者有效，其中一個原因是需要一個功能和代謝能力強的免疫系統來響應治療。能量代謝重編程對於腫瘤和免疫反應至關重要。當前的代謝檢測方法只能分析細胞群整體代謝能力。而細胞分選和細胞培養會改變細胞的代謝活性，因而它們不能用於從人體活檢中獲得的異質性或者稀有活細胞群體進行代謝檢測。所以，迫切需要一種用於檢測複雜樣品的，並且操作簡單的代謝譜分析方法，該方法可用於在治療前對患者進行分級並在免疫治療後監測反應。
2020年12月1日，法國Aix Marseille大學的Rafael J. Argüello團隊在Cell Metabolism上發表題為SCENITH: A Flow Cytometry-Based Method to Functionally Profile Energy Metabolism with Single-Cell Resolution 的技術型文章。該團隊開發了一種利用流式細胞術可以在單細胞水平上量化細胞代謝的方法SCENITH，並將此方法應用於全血和人腫瘤樣本中，確定了腫瘤相關免疫細胞與腫瘤鄰近免疫細胞之間的代謝差異。
哺乳動物細胞通過降解葡萄糖、胺基酸和/或脂質產生的總能量中約有一半被蛋白質合成過程（protein synthesis ，PS）消耗掉。因此作者將PS水平作為衡量細胞整體代謝活性指標。作者利用代謝抑制劑證明細胞內ATP和PS水平相關性很高（r=0.985; p < 0.0001）。驗證了細胞代謝水平可以利用PS作為檢測指標。作者利用藥物嘌呤黴素（puromycin）的特點，puro可以摻入蛋白質翻譯過程，並導致蛋白質翻譯終止，帶有puro的多肽會從核糖體中釋放出來，利用此多肽含量確定細胞的PS水平。
與新型抗puro單克隆抗體結合，作者開發出了在單細胞水平上檢測細胞PS水平，進而評估細胞代謝水平的方法。作者參考本團隊以前研究蛋白質合成的SUnSET和Sun-RiSE方法，將這種方法稱為SCENITH（single cell energetic metabolism by profiling translation inhibition）。而結合帶有螢光的puro，利用流式細胞術可以檢測特定細胞群體的代謝水平。SCENITH還可以結合細胞標誌物檢測CD3+T細胞亞群的代謝水平。
作者首先利用SCENITH和糖酵解相關抑制劑證明了T細胞被激活後糖酵解水平明顯增加。並且SCENITH的檢測靈敏度高於Seahorse代謝檢測法，所用的細胞只是Seahorse代謝檢測法的十分之一。利用SCENITH分析血液中CD8+T細胞發現一群具有較高糖酵解水平的記憶性CD8+T細胞，利用以前的方法並不能發現這一亞群細胞。在人和小鼠髓系細胞各亞型檢測中也驗證了SCENITH的有效性和穩定性。
利用SCENITH分析腫瘤相關巨噬細胞和腫瘤近端相關巨噬細胞，腫瘤近端巨噬細胞具有更高的糖酵解能力。腫瘤相關巨噬細胞糖酵解能力下降與免疫抑制相關，也與腫瘤進展和預後不良有關。接下來作者將SCENITH與單細胞轉錄組分析相結合。作者比較了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，表明腫瘤微環境通過持久影響代謝基因表達來調控巨噬細胞代謝水平。通過比較也確定了用於代表細胞代謝譜的標誌基因特徵。
本研究設計了一種簡單的代謝譜分析方法——SCENITH，結合流式細胞術可以研究多種細胞類型的代謝情況，是分析異質樣品的理想選擇。利用SCENITH分析了腫瘤組織中複雜的免疫表型，這將有助於患者分層和評估治療反應。該方法可以在單細胞解析度水平上分析複雜樣本和稀有細胞的代謝狀況，補充了在單細胞時代用於代謝研究的短板。
原文連結：
https://doi.org/10.1016/j.cmet.2020.11.007