從「系統(tǒng)」著手，多組學(xué)方法推動新型疫苗研發(fā)

2024 年 3 月，由云南大學(xué)牽頭承擔(dān)的 2023 年度國家重點研發(fā)計劃「病原學(xué)與防疫技術(shù)體系研究「重點專項」重要預(yù)防性疫苗免疫應(yīng)答的精準(zhǔn)醫(yī)學(xué)研究」項目正式啟動。

作為項目負(fù)責(zé)人，張子杰教授在談及這項計劃時表示，研究團(tuán)隊致力于理解疫苗免疫應(yīng)答的作用規(guī)律，并最終利用這些規(guī)律根據(jù)人群遺傳和免疫特征、疫苗技術(shù)特點等參數(shù)規(guī)劃免疫策略以及設(shè)計靶向免疫應(yīng)答機(jī)制的新一代更安全更高效的疫苗。

他介紹說，在新型疫苗的研究過程中，「系統(tǒng)」的概念尤為重要，這需要利用多組學(xué)或多參數(shù)的研究方法來全面解析復(fù)雜的生物現(xiàn)象，借助高參數(shù)的免疫學(xué)檢測工具、單細(xì)胞測序技術(shù)和全基因組分析等手段，從生物大數(shù)據(jù)的角度出發(fā)，整合來自多個維度的信息，并進(jìn)行綜合分析。這種多層次的數(shù)據(jù)集成使我們能夠?qū)崿F(xiàn)對生物系統(tǒng)的系統(tǒng)性關(guān)聯(lián)研究，從而推動疫苗學(xué)和免疫學(xué)的發(fā)展。

為了更廣泛地從不同角度和層面分析免疫學(xué)相關(guān)指標(biāo)，需要更多參數(shù)來提供更細(xì)致的信息，這對相關(guān)實驗儀器的性能無疑提出了較高要求。張子杰教授回顧了采購 NovoCyte Opteon 的決策過程。他表示，在前期，課題組對市場上幾款同類產(chǎn)品進(jìn)行了詳盡的調(diào)研，重點放在能夠滿足高參數(shù)檢測需求的流式細(xì)胞儀，即那些可以同時檢測超過 30 甚至 40 種生物標(biāo)志物并且具備較高檢測速度和較高穩(wěn)定性的設(shè)備。

經(jīng)過反復(fù)對比，課題組最終將目標(biāo)鎖定在 NovoCyte Opteon 全光譜流式細(xì)胞儀上。張子杰教授特別提到，在測試階段，有件“小事”令課題組對 NovoCyte Opteon 的印象尤為深刻。當(dāng)時 NovoCyte Opteon 演示機(jī)在進(jìn)入實驗室前，曾被送往昆明的另一家機(jī)構(gòu)進(jìn)行測試。之后僅通過簡單的打包便直接運(yùn)送至實驗室，經(jīng)過基本的安裝后，再接通電源并進(jìn)行初步調(diào)試后，儀器便順利通過了 QC 檢驗。這一過程充分證明了儀器的卓越穩(wěn)定性，即便是在運(yùn)輸途中經(jīng)歷了各種挑戰(zhàn)后，仍能即刻投入正常使用。

基于這一良好開端，團(tuán)隊討論后一致認(rèn)為初步印象非常積極。根據(jù)團(tuán)隊成員的后續(xù)反饋，該儀器的軟件操作簡便，包括一鍵開關(guān)機(jī)及自動檢測等功能，都極大地方便了日常使用。從目前的初步使用情況看，該儀器完全滿足了課題組的需求。

高性能與高可靠性兼具，為科研工作提供堅實保障

在張子杰教授課題組中，陳燕麗博士正在開展博后階段的研究，她的主要方向是疫苗免疫，其實驗內(nèi)容幾乎每天都要和 NovoCyte Opteon 打交道，對于這款新型全光譜流式細(xì)胞儀帶給研究工作的推進(jìn)作用，她有著切身的感受。

陳燕麗博士表示，能夠成為 NovoCyte Opteon 全光譜流式細(xì)胞儀在中國大陸的首個用戶非常榮幸。這款儀器是裝備了 5 個激光器和 73 個檢測器的頂配版，支持超過 50 色的實驗設(shè)計，對于解析疫苗誘導(dǎo)的免疫反應(yīng)機(jī)制至關(guān)重要。

她介紹說，在使用傳統(tǒng)的熒光流式細(xì)胞儀時，由于檢測通量有限，獲取的數(shù)據(jù)往往不足以支持對更為精細(xì)的細(xì)胞亞群及其功能進(jìn)行深入研究。而 NovoCyte Opteon 則提供了在細(xì)胞亞群和功能分子層面進(jìn)行更加精細(xì)檢測的可能性。

此外，這款儀器的檢測靈敏度相較于傳統(tǒng)熒光流式細(xì)胞儀更高。在疫苗誘導(dǎo)的細(xì)胞反應(yīng)研究中，一些記憶 T 細(xì)胞和記憶 B 細(xì)胞等亞群盡管表達(dá)量極低但卻非常重要，使用這款 NovoCyte Opteon 有助于更有效地捕捉到這些低頻細(xì)胞群體。

值得一提的是，NovoCyte Opteon 還提供自發(fā)熒光去除的功能。在檢測低頻細(xì)胞亞群時，自發(fā)熒光常常會對檢測信號造成顯著干擾。而這一功能可以精確地識別并排除這些自發(fā)熒光的影響，從而確保獲得的細(xì)胞亞群數(shù)據(jù)更為準(zhǔn)確可靠。

除了開展系統(tǒng)疫苗學(xué)的基礎(chǔ)研究外，張子杰教授課題組還在與醫(yī)院緊密合作，將多組學(xué)技術(shù)用于臨床樣本的分析，并基于臨床相關(guān)復(fù)雜性狀開展致病機(jī)理和疾病預(yù)防與治療的探索。課題組余泫靜博士研究生的課題有很多內(nèi)容與臨床隊列的免疫相關(guān)研究有關(guān)。她從新手友好度、軟件使用和客戶服務(wù)的角度分享了 NovoCyte Opteon 帶來的助力。

她介紹道，安捷倫 NovoCyte Opteon 光譜流式細(xì)胞儀的配套軟件非常適合新手使用，即便是完全沒有接觸過流式細(xì)胞術(shù)實驗的實驗室成員，也能迅速掌握其操作方法，輕松上手；其次，在數(shù)據(jù)處理能力上，該軟件展現(xiàn)了極高的流暢度。當(dāng)在實驗中處理大量的細(xì)胞樣本時，即便數(shù)據(jù)集龐大復(fù)雜，軟件在原始數(shù)據(jù)處理界面和分析工作區(qū)均能保持順暢無阻的操作體驗，不會出現(xiàn)明顯的卡頓現(xiàn)象。

此外，該軟件的功能十分全面。例如，在進(jìn)行細(xì)胞亞群劃分時，可以利用 heatmap density 功能來映射和可視化不同的細(xì)胞群體，進(jìn)而更好地理解各個細(xì)胞群之間的關(guān)系。這一特性是 NovoCyte Opteon 配套軟件的亮點之一，極大地提升了數(shù)據(jù)分析的直觀性和便捷性，使得復(fù)雜的數(shù)據(jù)分析變得簡單易行。

對于安捷倫的售后服務(wù)，余泫靜亦贊賞有加。在 NovoCyte Opteon 演示機(jī)首次抵達(dá)實驗室時，安捷倫的技術(shù)支持就已展現(xiàn)強(qiáng)大的專業(yè)能力。負(fù)責(zé)培訓(xùn)的軟件工程師不僅在 PPT 中詳細(xì)介紹了儀器的硬件構(gòu)造和軟件操作流程，還耐心解答了課題組提出的每一個問題，并迅速給予了專業(yè)的反饋。

她還提到，NovoCyte Opteon 正式在實驗室運(yùn)轉(zhuǎn)后，售后服務(wù)的質(zhì)量依然保持著高標(biāo)準(zhǔn)。無論是進(jìn)一步的技術(shù)培訓(xùn)，還是在使用過程中遇到的問題，安捷倫的響應(yīng)始終快速且及時。他們的專業(yè)水準(zhǔn)確保了課題組成員能夠無縫過渡到日常使用階段，為科研工作提供了堅實的保障。

積極響應(yīng)科研難點痛點，助力疫苗研發(fā)擁抱新機(jī)遇

隨著全球?qū)残l(wèi)生安全重視程度的提高，當(dāng)前，新型疫苗的研究與應(yīng)用正在迎來前所未有的發(fā)展機(jī)遇。新型疫苗的研發(fā)不僅成為了科學(xué)界的熱點，也是社會關(guān)注的重點領(lǐng)域。作為云南疫苗實驗室云南大學(xué)分中心，張子杰教授領(lǐng)導(dǎo)的疫苗與疾病系統(tǒng)生物學(xué)實驗室承擔(dān)著愈加重要的使命。

張子杰教授談到，隨著疫苗研究不斷向更加精細(xì)和復(fù)雜的層面推進(jìn)，對實驗設(shè)備的要求也越來越高。特別是在探索疫苗如何激發(fā)人體免疫反應(yīng)的過程中，科學(xué)家們越來越依賴于那些能夠提供高精度、高通量數(shù)據(jù)的先進(jìn)儀器。因此，高性能儀器的快速迭代能力以及穩(wěn)定可靠的性能成為了科研工作者在選擇實驗設(shè)備時考慮的關(guān)鍵因素。如果儀器供應(yīng)商能夠在這些方面提供強(qiáng)有力的支持，將大大加速科學(xué)研究的步伐，推動疫苗開發(fā)進(jìn)程。

陳燕麗博士補(bǔ)充道，就安捷倫全光譜流式細(xì)胞儀而言，在使用這類高參數(shù)儀器的過程中，隨著檢測復(fù)雜度的增加，如何高效處理和分析這些海量數(shù)據(jù)成為了新的挑戰(zhàn)。

鑒于此，希望未來能夠開發(fā)出更多自動化的數(shù)據(jù)處理程序，類似于單細(xì)胞分析中常用的 R 或 Python 軟件包甚至是機(jī)器學(xué)習(xí)模型。這樣的自動化流程將有助于在高維度數(shù)據(jù)中精準(zhǔn)識別所需細(xì)胞亞群的變化趨勢。特別是對于側(cè)重實驗工作的科研人員而言，簡化數(shù)據(jù)分析流程意味著他們可以將更多的注意力集中在實驗設(shè)計和結(jié)果解釋上，而不是陷入繁瑣的數(shù)據(jù)處理工作中。這樣不僅提高了研究效率，也為更深入的科學(xué)發(fā)現(xiàn)創(chuàng)造了條件。