多组学视角 大数据驱动 | 安捷伦光谱流式细胞仪助力疫苗研发

从「系统」着手，多组学方法推动新型疫苗研发

2024 年 3 月，由云南大学牵头承担的 2023 年度国家重点研发计划「病原学与防疫技术体系研究「重点专项」重要预防性疫苗免疫应答的精准医学研究」项目正式启动。

作为项目负责人，张子杰教授在谈及这项计划时表示，研究团队致力于理解疫苗免疫应答的作用规律，并最终利用这些规律根据人群遗传和免疫特征、疫苗技术特点等参数规划免疫策略以及设计靶向免疫应答机制的新一代更安全更高效的疫苗。

他介绍说，在新型疫苗的研究过程中，「系统」的概念尤为重要，这需要利用多组学或多参数的研究方法来全面解析复杂的生物现象，借助高参数的免疫学检测工具、单细胞测序技术和全基因组分析等手段，从生物大数据的角度出发，整合来自多个维度的信息，并进行综合分析。这种多层次的数据集成使我们能够实现对生物系统的系统性关联研究，从而推动疫苗学和免疫学的发展。

为了更广泛地从不同角度和层面分析免疫学相关指标，需要更多参数来提供更细致的信息，这对相关实验仪器的性能无疑提出了较高要求。张子杰教授回顾了采购 NovoCyte Opteon 的决策过程。他表示，在前期，课题组对市场上几款同类产品进行了详尽的调研，重点放在能够满足高参数检测需求的流式细胞仪，即那些可以同时检测超过 30 甚至 40 种生物标志物并且具备较高检测速度和较高稳定性的设备。

经过反复对比，课题组最终将目标锁定在 NovoCyte Opteon 全光谱流式细胞仪上。张子杰教授特别提到，在测试阶段，有件“小事”令课题组对 NovoCyte Opteon 的印象尤为深刻。当时 NovoCyte Opteon 演示机在进入实验室前，曾被送往昆明的另一家机构进行测试。之后仅通过简单的打包便直接运送至实验室，经过基本的安装后，再接通电源并进行初步调试后，仪器便顺利通过了 QC 检验。这一过程充分证明了仪器的卓越稳定性，即便是在运输途中经历了各种挑战后，仍能即刻投入正常使用。

基于这一良好开端，团队讨论后一致认为初步印象非常积极。根据团队成员的后续反馈，该仪器的软件操作简便，包括一键开关机及自动检测等功能，都极大地方便了日常使用。从目前的初步使用情况看，该仪器完全满足了课题组的需求。

高性能与高可靠性兼具，为科研工作提供坚实保障

在张子杰教授课题组中，陈燕丽博士正在开展博后阶段的研究，她的主要方向是疫苗免疫，其实验内容几乎每天都要和 NovoCyte Opteon 打交道，对于这款新型全光谱流式细胞仪带给研究工作的推进作用，她有着切身的感受。

陈燕丽博士表示，能够成为 NovoCyte Opteon 全光谱流式细胞仪在中国大陆的首个用户非常荣幸。这款仪器是装备了 5 个激光器和 73 个检测器的顶配版，支持超过 50 色的实验设计，对于解析疫苗诱导的免疫反应机制至关重要。

她介绍说，在使用传统的荧光流式细胞仪时，由于检测通量有限，获取的数据往往不足以支持对更为精细的细胞亚群及其功能进行深入研究。而 NovoCyte Opteon 则提供了在细胞亚群和功能分子层面进行更加精细检测的可能性。

此外，这款仪器的检测灵敏度相较于传统荧光流式细胞仪更高。在疫苗诱导的细胞反应研究中，一些记忆 T 细胞和记忆 B 细胞等亚群尽管表达量极低但却非常重要，使用这款 NovoCyte Opteon 有助于更有效地捕捉到这些低频细胞群体。

值得一提的是，NovoCyte Opteon 还提供自发荧光去除的功能。在检测低频细胞亚群时，自发荧光常常会对检测信号造成显著干扰。而这一功能可以精确地识别并排除这些自发荧光的影响，从而确保获得的细胞亚群数据更为准确可靠。

除了开展系统疫苗学的基础研究外，张子杰教授课题组还在与医院紧密合作，将多组学技术用于临床样本的分析，并基于临床相关复杂性状开展致病机理和疾病预防与治疗的探索。课题组余泫静博士研究生的课题有很多内容与临床队列的免疫相关研究有关。她从新手友好度、软件使用和客户服务的角度分享了 NovoCyte Opteon 带来的助力。

她介绍道，安捷伦 NovoCyte Opteon 光谱流式细胞仪的配套软件非常适合新手使用，即便是完全没有接触过流式细胞术实验的实验室成员，也能迅速掌握其操作方法，轻松上手；其次，在数据处理能力上，该软件展现了极高的流畅度。当在实验中处理大量的细胞样本时，即便数据集庞大复杂，软件在原始数据处理界面和分析工作区均能保持顺畅无阻的操作体验，不会出现明显的卡顿现象。

此外，该软件的功能十分全面。例如，在进行细胞亚群划分时，可以利用 heatmap density 功能来映射和可视化不同的细胞群体，进而更好地理解各个细胞群之间的关系。这一特性是 NovoCyte Opteon 配套软件的亮点之一，极大地提升了数据分析的直观性和便捷性，使得复杂的数据分析变得简单易行。

对于安捷伦的售后服务，余泫静亦赞赏有加。在 NovoCyte Opteon 演示机首次抵达实验室时，安捷伦的技术支持就已展现强大的专业能力。负责培训的软件工程师不仅在 PPT 中详细介绍了仪器的硬件构造和软件操作流程，还耐心解答了课题组提出的每一个问题，并迅速给予了专业的反馈。

她还提到，NovoCyte Opteon 正式在实验室运转后，售后服务的质量依然保持着高标准。无论是进一步的技术培训，还是在使用过程中遇到的问题，安捷伦的响应始终快速且及时。他们的专业水准确保了课题组成员能够无缝过渡到日常使用阶段，为科研工作提供了坚实的保障。

积极响应科研难点痛点，助力疫苗研发拥抱新机遇

随着全球对公共卫生安全重视程度的提高，当前，新型疫苗的研究与应用正在迎来前所未有的发展机遇。新型疫苗的研发不仅成为了科学界的热点，也是社会关注的重点领域。作为云南疫苗实验室云南大学分中心，张子杰教授领导的疫苗与疾病系统生物学实验室承担着愈加重要的使命。

张子杰教授谈到，随着疫苗研究不断向更加精细和复杂的层面推进，对实验设备的要求也越来越高。特别是在探索疫苗如何激发人体免疫反应的过程中，科学家们越来越依赖于那些能够提供高精度、高通量数据的先进仪器。因此，高性能仪器的快速迭代能力以及稳定可靠的性能成为了科研工作者在选择实验设备时考虑的关键因素。如果仪器供应商能够在这些方面提供强有力的支持，将大大加速科学研究的步伐，推动疫苗开发进程。

陈燕丽博士补充道，就安捷伦全光谱流式细胞仪而言，在使用这类高参数仪器的过程中，随着检测复杂度的增加，如何高效处理和分析这些海量数据成为了新的挑战。

鉴于此，希望未来能够开发出更多自动化的数据处理程序，类似于单细胞分析中常用的 R 或 Python 软件包甚至是机器学习模型。这样的自动化流程将有助于在高维度数据中精准识别所需细胞亚群的变化趋势。特别是对于侧重实验工作的科研人员而言，简化数据分析流程意味着他们可以将更多的注意力集中在实验设计和结果解释上，而不是陷入繁琐的数据处理工作中。这样不仅提高了研究效率，也为更深入的科学发现创造了条件。