技術(shù)可以識別引發(fā)某些過敏或感染的T細(xì)胞
當(dāng)您的免疫系統(tǒng)接觸疫苗，過敏原或傳染性微生物時(shí)，可以識別外來入侵者的T細(xì)胞子集就會起作用。這些T細(xì)胞中的一些被灌注以殺死受感染的細(xì)胞，而另一些則充當(dāng)在全身循環(huán)的記憶細(xì)胞，以防萬一入侵者再次出現(xiàn)。
麻省理工學(xué)院的研究人員現(xiàn)在已經(jīng)設(shè)計(jì)出一種方法，以鑒定具有特定靶標(biāo)的T細(xì)胞，這是稱為高通量單細(xì)胞RNA測序的過程的一部分。通過確定它們在給定時(shí)間打開哪些基因，這種分析可以揭示那些T細(xì)胞的獨(dú)特功能。在一項(xiàng)新研究中，研究人員使用該技術(shù)鑒定了產(chǎn)生花生過敏患者中所見炎癥的T細(xì)胞。
在正在進(jìn)行的工作中，研究人員正在使用這種方法來研究患者的T細(xì)胞對口服花生米過敏性免疫療法的反應(yīng)，這可以幫助他們確定該療法是否對特定患者有效。此類研究還可以幫助指導(dǎo)研究人員開發(fā)和測試新療法。
“食物過敏癥影響了大約5%的人口，除避免飲食外，沒有真正的明確臨床干預(yù)措施，這可能給家庭和患者本身造成很大的壓力，”雷蒙德·A·克里斯托弗·洛夫(J. Christopher Love)和海倫·圣·洛朗(Helen E. St. Laurent)化學(xué)工程教授，也是麻省理工學(xué)院科赫綜合癌癥研究所的成員?！傲私庖疬@些反應(yīng)的根本生物學(xué)仍然是一個非常關(guān)鍵的問題?！?/p>
Love和MIT的輝瑞-勞巴赫職業(yè)發(fā)展副教授，化學(xué)副教授，麻省理工學(xué)院醫(yī)學(xué)工程與科學(xué)研究所(IMES)的核心成員以及科赫研究所的校外成員Alex和Love K.是這項(xiàng)研究的資深作者，該研究今天發(fā)表在《自然免疫學(xué)》上。該論文的主要作者是研究生Ang Andy Tu和前博士后Todd Gierahn。
提取信息
研究人員的新方法建立在他們先前的工作開發(fā)技術(shù)之上，該技術(shù)可以在大量細(xì)胞上快速執(zhí)行單細(xì)胞RNA測序。通過對信使RNA進(jìn)行測序，科學(xué)家可以發(fā)現(xiàn)在給定時(shí)間表達(dá)的基因，從而使他們洞悉單個細(xì)胞的功能。
在T細(xì)胞等免疫細(xì)胞上進(jìn)行RNA測序非常令人感興趣，因?yàn)門細(xì)胞在免疫反應(yīng)中具有許多不同的作用。但是，以前的測序研究無法確定對特定靶標(biāo)或抗原有反應(yīng)的T細(xì)胞群，而T細(xì)胞群是由T細(xì)胞受體(TCR)的序列決定的。這是因?yàn)閱渭?xì)胞RNA測序通常僅標(biāo)記和測序每個RNA分子的一個末端，并且T細(xì)胞受體基因的大部分變異都位于該分子的相對末端，而沒有被測序。
涂說，“很長一段時(shí)間以來，人們一直在用這種方法描述T細(xì)胞及其轉(zhuǎn)錄組，但沒有有關(guān)這些細(xì)胞實(shí)際上具有哪種T細(xì)胞受體的信息。” “當(dāng)該項(xiàng)目開始時(shí)，我們正在考慮如何嘗試以不遮蓋這些數(shù)據(jù)集的單細(xì)胞分辨率的方式從這些庫中恢復(fù)信息，并且不需要我們極大地改變測序工作流程和平臺。”
在單個T細(xì)胞中，編碼T細(xì)胞受體的RNA不足細(xì)胞總RNA的1%，因此MIT小組提出了一種擴(kuò)增這些特定RNA分子，然后將其從總樣品中拉出的方法。它們可以完全排序。每個RNA分子都標(biāo)記有條形碼，以揭示其來自哪個細(xì)胞，因此研究人員可以將T細(xì)胞的靶標(biāo)與其RNA表達(dá)方式進(jìn)行匹配。這使他們能夠確定哪些基因在靶向特定抗原的T細(xì)胞群體中具有活性。
沙萊克說：“要把T細(xì)胞的功能發(fā)揮作用，就必須了解它們試圖識別的是什么?！?“這種方法使您可以利用現(xiàn)有的單細(xì)胞RNA測序文庫，并提取您可能想要表征的相關(guān)序列。從根本上講，該方法是一種直接的策略，可以提取隱藏在全基因組表達(dá)譜數(shù)據(jù)內(nèi)的俄語某些信息。 ”。
研究人員說，該技術(shù)的另一個優(yōu)點(diǎn)是它不需要昂貴的化學(xué)藥品，它依賴于許多實(shí)驗(yàn)室已經(jīng)擁有的設(shè)備，并且可以應(yīng)用于許多先前處理過的樣品。
分析過敏
在《自然免疫學(xué)》論文中，研究人員證明，在給小鼠接種了針對人**瘤病毒的疫苗后，他們可以使用該技術(shù)挑選出對人**瘤病毒有活性的小鼠T細(xì)胞。他們發(fā)現(xiàn)，盡管所有這些T細(xì)胞都與病毒發(fā)生了反應(yīng)，但這些細(xì)胞具有不同的TCR，并且似乎處于不同的發(fā)育階段-有些被激活以殺死被感染的細(xì)胞，而另一些則專注于生長和分裂。
然后，研究人員分析了四名花生過敏患者的T細(xì)胞。將細(xì)胞暴露于花生過敏原后，他們能夠鑒定出對那些過敏原具有活性的T細(xì)胞。他們還顯示了哪些T細(xì)胞亞群最活躍，并發(fā)現(xiàn)了一些正在產(chǎn)生通常與過敏反應(yīng)有關(guān)的炎性細(xì)胞因子。
涂說：“我們現(xiàn)在可以開始對數(shù)據(jù)進(jìn)行分層，以揭示最重要的細(xì)胞，而以前我們僅憑RNA測序就無法鑒定出這些細(xì)胞?！?/p>
Love的實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)在正在與馬薩諸塞州總醫(yī)院的研究人員合作，使用該技術(shù)來跟蹤接受口服免疫療法治療花生過敏的人的免疫反應(yīng)-該技術(shù)涉及消耗少量的過敏原，從而使免疫系統(tǒng)建立起對花生過敏的耐受性它。
在臨床試驗(yàn)中，該技術(shù)已顯示對某些患者有效，但并非對所有患者有效。MIT / MGH小組希望他們的研究將有助于確定可用于預(yù)測哪些患者對治療反應(yīng)最佳的因素。
洛夫說：“當(dāng)然，人們希望盡早更好地了解干預(yù)是否會成功?！?/p>
該策略還可用于幫助開發(fā)和監(jiān)測針對癌癥的免疫療法，例如CAR-T細(xì)胞療法，該療法涉及對患者自身的T細(xì)胞進(jìn)行編程以靶向腫瘤。Shalek的實(shí)驗(yàn)室還正在與MGH，MIT和哈佛大學(xué)Ragon研究所的合作者一起積極應(yīng)用這項(xiàng)技術(shù)，以鑒定參與抵抗諸如HIV和結(jié)核病等感染的T細(xì)胞。
該研究由美國國立衛(wèi)生研究院的科赫研究所資助(核心)，科赫研究所的達(dá)納-法伯/哈佛癌癥中心橋梁項(xiàng)目，麻省理工學(xué)院和哈佛大學(xué)廣泛食品過敏科學(xué)計(jì)劃，阿諾德和Mabel Beckman基金會，Searle學(xué)者獎，Sloan化學(xué)研究獎學(xué)金，Pew-Stewart學(xué)者計(jì)劃和國立衛(wèi)生研究院。
