摘要

細胞間相互作用驅動基因表達的快速且異質變化，但大多數轉錄組方法要么使細胞解離，失去配體身份和相互作用時機，要么通過配體-受體共表達間接推斷出交流。本文介紹了Cell-Cell-seq，一種可擴展的工作流程，用于以單細胞轉錄組分辨率分析定義的細胞對（“雙細胞"）。細胞-細胞測序使用含腔水凝膠微粒（納米小瓶）限制兩個細胞，同步接觸起始，保護易碎的結合體在搬運和分選過程中，并直接與基于液滴的RNA測序接口。利用抗原匹配的前列腺腫瘤細胞和工程化T細胞作為模型系統，Cell-Cell-seq捕獲了數千個腫瘤-T細胞對抗，揭示了相互作用間廣泛的功能和轉錄異質性。雙胞胎揭示了在標準孔板共培養中被掩蓋的瞬態激活程序，這與大宗檢測中的異步接觸相符。為了區分交互誘導程序與復合的雙子轉錄組，我們開發了一個偽混合框架，在計算機模擬中生成偽雙子，構建“無交互"下的經驗無效分布，從而實現統計上穩健地識別新興基因并由伴侶解析反應歸因。雙細胞解析進一步揭示了協調的跨細胞程序，包括與雙向旁分泌信號一致的趨化因子表達，以及腫瘤免疫調節程序與T細胞激活之間的反向耦合。最后，我們引入ccRepair以糾正混合轉錄組中的組成稀釋，提升解釋性，同時保持真正的交叉細胞協調。Cell-Cell-seq共同提供了一個可推廣的平臺，用于解剖免疫突觸生物學，并繪制跨異質細胞群體的相互作用依賴程序，應用于腫瘤-免疫通訊的分析和功能性免疫療法篩查。