從「系統(tǒng)」著手，多組學方法推動新型疫苗研發(fā)

2024 年 3 月，由云南大學牽頭承擔的 2023 年度國家重點研發(fā)計劃「病原學與防疫技術(shù)體系研究「重點專項」重要預防性疫苗免疫應答的精準醫(yī)學研究」項目正式啟動。

作為項目負責人，張子杰教授在談及這項計劃時表示，研究團隊致力于理解疫苗免疫應答的作用規(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)劃免疫策略以及設計靶向免疫應答機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，這需要利用多組學或多參數(shù)的研究方法來全面解析復雜的生物現(xiàn)象，借助高參數(shù)的免疫學檢測工具、單細胞測序技術(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，從而推動疫苗學和免疫學的發(fā)展。

為了更廣泛地從不同角度和層面分析免疫學相關(guān)指標，需要更多參數(shù)來提供更細致的信息，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)檢測需求的流式細胞儀，即那些可以同時檢測超過 30 甚至 40 種生物標志物并且具備較高檢測速度和較高穩(wěn)定性的設備。

經(jīng)過反復對比，課題組最終將目標鎖定在 NovoCyte Opteon 全光譜流式細胞儀上。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。當時 NovoCyte Opteon 演示機在進入實驗室前，曾被送往昆明的另一家機構(gòu)進行測試。之后僅通過簡單的打包便直接運送至實驗室，經(jīng)過基本的安裝后，再接通電源并進行初步調(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，團隊討論后一致認為初步印象非常積極。根據(jù)團隊成員的后續(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胞儀帶給研究工作的推進作用，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 色的實驗設計，對于解析疫苗誘導的免疫反應機制至關(guān)重要。

她介紹說，在使用傳統(tǒng)的熒光流式細胞儀時，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的細胞亞群及其功能進行深入研究。而 NovoCyte Opteon 則提供了在細胞亞群和功能分子層面進行更加精細檢測的可能性。

此外，這款儀器的檢測靈敏度相較于傳統(tǒng)熒光流式細胞儀更高。在疫苗誘導的細胞反應研究中，一些記憶 T 細胞和記憶 B 細胞等亞群盡管表達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，從而確保獲得的細胞亞群數(shù)據(jù)更為準確可靠。

除了開展系統(tǒng)疫苗學的基礎(chǔ)研究外，張子杰教授課題組還在與醫(yī)院緊密合作，將多組學技術(shù)用于臨床樣本的分析，并基于臨床相關(guān)復雜性狀開展致病機理和疾病預防與治療的探索。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。當在實驗中處理大量的細胞樣本時，即便數(shù)據(jù)集龐大復雜，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，在進行細胞亞群劃分時，可以利用 heatmap density 功能來映射和可視化不同的細胞群體，進而更好地理解各個細胞群之間的關(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，使得復雜的數(shù)據(jù)分析變得簡單易行。

對于安捷倫的售后服務，余泫靜亦贊賞有加。在 NovoCyte Opteon 演示機首次抵達實驗室時，安捷倫的技術(shù)支持就已展現(xiàn)強大的專業(yè)能力。負責培訓的軟件工程師不僅在 PPT 中詳細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 正式在實驗室運轉(zhuǎn)后，售后服務的質(zhì)量依然保持著高標準。無論是進一步的技術(shù)培訓，還是在使用過程中遇到的問題，安捷倫的響應始終快速且及時。他們的專業(yè)水準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。

積極響應科研難點痛點，助力疫苗研發(fā)擁抱新機遇

隨著全球?qū)残l(wèi)生安全重視程度的提高，當前，新型疫苗的研究與應用正在迎來前所未有的發(fā)展機遇。新型疫苗的研發(fā)不僅成為了科學界的熱點，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分中心，張子杰教授領(lǐng)導的疫苗與疾病系統(tǒng)生物學實驗室承擔著愈加重要的使命。

張子杰教授談到，隨著疫苗研究不斷向更加精細和復雜的層面推進，對實驗設備的要求也越來越高。特別是在探索疫苗如何激發(fā)人體免疫反應的過程中，科學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備時考慮的關(guān)鍵因素。如果儀器供應商能夠在這些方面提供強有力的支持，將大大加速科學研究的步伐，推動疫苗開發(fā)進程。

陳燕麗博士補充道，就安捷倫全光譜流式細胞儀而言，在使用這類高參數(shù)儀器的過程中，隨著檢測復雜度的增加，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，類似于單細胞分析中常用的 R 或 Python 軟件包甚至是機器學習模型。這樣的自動化流程將有助于在高維度數(shù)據(jù)中精準識別所需細胞亞群的變化趨勢。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，也為更深入的科學發(fā)現(xiàn)創(chuàng)造了條件。