Техника идентифицирует Т-клетки, воспламененные для определенных аллергий или инфекций

Метод идентифицирует Т-клетки, воспламененные для определенных аллергий или инфекций
                Исследователи Массачусетского технологического института разработали метод выделения Т-клеток, которые связываются с различными мишенями, а затем секвенируют их РНК. Кредит: SciStories LLC

Когда ваша иммунная система подвергается воздействию вакцины, аллергена или инфекционного микроба, в действие вступают подгруппы Т-клеток, которые могут распознавать чужеродного нарушителя. Некоторые из этих Т-клеток предназначены для уничтожения инфицированных клеток, в то время как другие служат клетками памяти, которые циркулируют по всему телу, следя за тем, чтобы захватчик не появлялся снова.
                                                                                       

Исследователи Массачусетского технологического института в настоящее время разработали способ идентификации Т-клеток, имеющих общую мишень, в рамках процесса, называемого высокопроизводительным секвенированием РНК с одной клеткой. Этот вид профилирования может выявить уникальные функции этих Т-клеток, определяя, какие гены они включают в данный момент времени. В новом исследовании исследователи использовали эту технику для выявления Т-клеток, которые вызывают воспаление, наблюдаемое у пациентов с аллергией на арахис.

В работе, которая в настоящее время ведется, исследователи используют этот метод для изучения того, как Т-клетки пациентов реагируют на пероральную иммунотерапию при аллергии на арахис, что может помочь им определить, будет ли терапия работать для конкретного пациента. Такие исследования также могут помочь исследователям в разработке и тестировании новых методов лечения.

«Пищевая аллергия затрагивает около 5 процентов населения, и на самом деле нет четкого клинического вмешательства, кроме предотвращения, которое может вызвать большой стресс для семей и для самих пациентов», — говорит Дж. Кристофер Лав, Raymond А. и Хелен Е. Сен-Лоран, профессор химического машиностроения и член Института интеграционных исследований рака им. М.И. Коха. «Понимание основополагающей биологии того, что движет этими реакциями, все еще остается очень важным вопросом».

Лав и Алекс К. Шалек, доцент Pfizer-Laubach по развитию карьеры в MIT, доцент химии, основной член Института медицинской инженерии и науки MIT (IMES) и заочный член Институт Коха, являются старшими авторами исследования, которое появляется сегодня в Nature Immunology. Ведущими авторами статьи являются аспирант Энг Энди Ту и бывший постдок Тодд Гиран.

Извлечение информации

Новый метод исследователей основан на их предыдущей работе по разработке методов быстрого выполнения секвенирования одноклеточной РНК на больших популяциях клеток. Секвенируя РНК-мессенджер, ученые могут обнаружить, какие гены экспрессируются в данный момент времени, давая им представление о функциях отдельных клеток.

Выполнение секвенирования РНК на иммунных клетках, таких как Т-клетки, представляет большой интерес, поскольку Т-клетки играют очень много разных ролей в иммунном ответе. Тем не менее, предыдущие исследования секвенирования не могли идентифицировать популяции Т-клеток, которые отвечают на конкретную мишень или антиген, что определяется последовательностью рецептора Т-клеток (TCR). Это связано с тем, что секвенирование одноклеточной РНК обычно помечает и упорядочивает только один конец каждой молекулы РНК, и большая часть вариаций генов рецепторов Т-клеток обнаруживается на противоположном конце молекулы, который не секвенируется.

«В течение долгого времени люди описывали Т-клетки и их транскриптом с помощью этого метода, но без информации о том, какой тип Т-клеточного рецептора на самом деле имеют клетки», — говорит Ту. «Когда начался этот проект, мы думали о том, как можно попытаться восстановить эту информацию из этих библиотек таким образом, чтобы не затенять разрешение этих наборов данных в одной ячейке и не потребовать от нас кардинального изменения нашего последовательности операций. и платформа. «

В одной Т-клетке РНК, кодирующая рецепторы Т-клеток, составляет менее 1 процента от общей РНК клетки, поэтому команда MIT разработала способ амплификации этих специфических молекул РНК, а затем извлечения их из общего количества. образец, чтобы они могли быть полностью упорядочены. Каждая молекула РНК помечена штрих-кодом, чтобы определить, из какой клетки она произошла, поэтому исследователи могли сопоставить мишени Т-клеток с их паттернами экспрессии РНК. Это позволяет им определить, какие гены активны в популяциях Т-клеток, которые нацелены на специфические антигены.

«Чтобы представить функцию Т-клеток в контексте, вы должны понять, что они пытаются распознать», — говорит Шалек. «Этот метод позволяет вам использовать существующие библиотеки секвенирования РНК из одной клетки и извлекать соответствующие последовательности, которые вы, возможно, захотите охарактеризовать. По своей сути этот подход представляет собой простую стратегию для извлечения некоторой информации, которая скрыта внутри данных профилирования экспрессии всего генома . «

Еще одним преимуществом этого метода является то, что он не требует дорогих химикатов, полагается на оборудование, которое уже имеется во многих лабораториях, и может применяться ко многим ранее обработанным образцам, говорят исследователи.

Анализ аллергии

В статье Nature Immunology исследователи продемонстрировали, что они могут использовать эту технику для выделения Т-клеток мыши, которые были активны против вируса папилломы человека, после того, как мыши были вакцинированы против вируса. Они обнаружили, что, хотя все эти Т-клетки реагировали на вирус, клетки имели разные TCR и, по-видимому, находились на разных стадиях развития — некоторые были очень активны для уничтожения инфицированных клеток, в то время как другие были сосредоточены на росте и делении.

Затем исследователи проанализировали Т-клетки, взятые у четырех пациентов с аллергией на арахис. После воздействия на клетки аллергенов арахиса они смогли идентифицировать Т-клетки, которые были активны против этих аллергенов. Они также показали, какие подгруппы Т-клеток были наиболее активными, и обнаружили, что они продуцируют воспалительные цитокины, которые обычно связаны с аллергическими реакциями.

«Теперь мы можем начать расслаивать данные, чтобы выявить, какие клетки являются наиболее важными, которые мы не могли идентифицировать раньше только с помощью секвенирования РНК», — говорит Ту.

Лаборатория Лав в настоящее время работает с исследователями в Массачусетской больнице общего профиля, чтобы использовать эту технику для отслеживания иммунных реакций людей, проходящих пероральную иммунотерапию при аллергии на арахис, — метод, который включает в себя потребление небольших количеств аллергена, что позволяет иммунной системе нарастить терпимость к этому.

В клинических испытаниях эта методика показала свою эффективность у некоторых, но не у всех пациентов. Команда MIT/MGH надеется, что их исследование поможет выявить факторы, которые могут быть использованы для прогнозирования того, какие пациенты лучше всего отреагируют на лечение.

«Конечно, хотелось бы иметь лучшее представление о том, будет ли вмешательство успешным или нет, как можно раньше», — говорит Лав.

Эту стратегию также можно использовать для разработки и мониторинга иммунотерапевтических методов лечения рака, таких как CAR-T-клеточная терапия, которая включает программирование собственных T-клеток пациента для нацеливания на опухоль. Лаборатория Шалека также активно применяет эту технику совместно с сотрудниками Института Рагона MGH, MIT и Гарварда, чтобы идентифицировать Т-клетки, которые участвуют в борьбе с инфекциями, такими как ВИЧ и туберкулез.

Spread the love