CITE-seq (Cellular Indexing of Transcriptomes and Epitopes by Sequencing)
一行要約
CITE-seq は oligonucleotide-tagged 抗体パネル (TotalSeq / AbSeq) で細胞表面タンパク質シグナルを cellular barcode と一緒に capture し、scRNA-seq の transcriptome と paired で読み出す multi-modal single-cell 手法。Flow cytometry の表面マーカー解像度と scRNA-seq の transcriptional state を 1 細胞単位で統合し、特に T cell exhaustion subset (Tex-prog / Tex-int / Tex-term) や myeloid polarization のように mRNA だけでは曖昧な系列・状態を highly resolved に annotate できる。
原理
(1) 細胞懸濁液を oligo-conjugated 抗体パネル (50-200 marker) と incubate → 表面タンパク発現に応じた antibody-derived tag (ADT) が細胞表面に結合。(2) 10x Chromium 等で droplet 化、cell barcode + UMI 付与。(3) cDNA library (transcriptome) と ADT library (protein quantification) を別々に prep → 同一 sequencing run で読む。(4) 解析パイプライン (Seurat / Scanpy + totalVI / CITE-seq-Count) で transcriptome × surface protein を joint embedding する。
派生として ECCITE-seq は CITE-seq + CRISPR perturbation + TCR/BCR の 4 modality 同時取得を実現、CAR-T や neoantigen-specific T cell の機能・系列・clonality を統合解析する基盤となる。
主要エビデンス / 適用領域
- TIL exhaustion taxonomy: PD-1 / TIM-3 / LAG-3 / TIGIT / CD39 / TCF1 / SLAMF6 等の表面マーカーで Tex-progenitor (TCF1+) と Tex-terminal (TIM-3+ TCF1−) を高解像度に分離。Tpex 識別は IO 応答性予測の中核
- CAR-T 製品 phenotyping: CD45RA / CD27 / CCR7 / CD62L で memory subset (Tscm / Tcm / Tem / Teff) を定量、infusion product の persistence・clinical response との相関解析
- Myeloid polarization: CD14 / CD16 / CD163 / CD206 / HLA-DR で TAM・MDSC subset を transcriptome と合わせて分類
- Multi-modal atlas: Immune Cell Atlas (Hao et al. Cell 2021) で PBMC reference を構築、weighted-nearest-neighbor (WNN) で multi-modal embedding 標準化
適用分野と限界
- 強み: Flow / CyTOF レベルの surface protein 解像度 + scRNA-seq の状態識別を 1 細胞で paired 取得、CD4/CD8 等 transcript レベルでは検出困難なマーカーを高感度補完
- 限界: 細胞内タンパク (TF / 細胞質シグナル) は不可 (細胞膜透過化が必要な intracellular CITE-seq は実験的)、抗体 panel の事前選定が必要 (unbiased でない)、ADT background noise (free antibody / non-specific binding) の補正が解析難点、cost が標準 scRNA-seq の 1.5-2 倍
Open Questions
- Multi-tissue / multi-modal reference atlas 整備 (lung TIL 専用 panel 標準化)
- Spatial CITE-seq / SM-Omics 等の空間統合
- Intracellular protein CITE-seq (TF, phospho-protein) の安定 protocol
- Clinical TAT / cost の壁を超える臨床応用 (IO 応答予測 product profiling)
関連エンティティ
- 上位手法: scRNA-seq / Multiome / Spatial-transcriptomics
- 補完手法: Flow-cytometry-CyTOF / TCR-seq / Multiplex-IF-imaging
- 関連細胞: Exhausted-CD8-T-cell / Tpex / CAR-T-cell / Macrophage-TAM / MDSC
- 関連概念: T-cell-exhaustion / Tumor-immune-microenvironment-classification