Внутренние различия: новый метод наблюдения за клетками

Внутренние различия: новый метод наблюдения за ячейками
Желтые искры иллюстрируют внутриклеточные процессы, которые можно обнаружить с помощью INs-seq, когда две клетки, например Т-клетка и клетка-иммуносупрессор, взаимодействуют. Предоставлено: Институт науки Вейцмана.

Вторжение в личное пространство клеток — проникновение в их внутренние функции, решения и коммуникации — может стать мощным инструментом, который может помочь исследователям разработать новое иммунотерапевтическое лечение рака. Как сообщается сегодня в Cell, исследовательская группа из Научного института Вейцмана разработала технологию, которая позволяет им заглядывать внутрь десятков тысяч отдельных ячеек одновременно с большей детализацией, чем когда-либо прежде. Группа, возглавляемая профессором Идо Амитом из отдела иммунологии Института, применила этот метод для определения иммунных клеток, которые проникают в опухоли, для определения нового подмножества клеток врожденного иммунитета, которые «взаимодействуют» с раком. Блокирование этих ингибирующих иммунных клеток у мышей значительно усиливает противоопухолевый иммунный ответ, убивая рак.

Амит и его группа ранее добились значительных успехов в изучении клеток, когда они разработали секвенирование РНК одной клетки — средство секвенирования всей РНК в тысячах отдельных клеток одновременно. Новый метод, называемый INs-seq (внутриклеточное окрашивание и секвенирование), разработанный в лаборатории Амита в рамках проекта, возглавляемого студентами-исследователями Йонатаном Каценеленбогеном, Фади Шебаном, Адамом Ялином и доктором Ассафом Вайнером, позволяет ученым проводить измерения, помимо РНК. , многочисленные белки, процессы и биохимические пути, происходящие внутри каждой из клеток. Для этого им пришлось разработать новые методы проникновения внутрь клеточных мембран без ущерба для их генетического содержания. Это богатство «внутренней информации» может помочь им провести более тонкие различия между различными подтипами клеток и активностями, чем это возможно с помощью существующих методов, большинство из которых способны измерять только поверхностные белки.

Фактически, Амит сравнивает эти существующие методы определения характеристик клеток с покупкой арбузов: все они кажутся идентичными снаружи, хотя могут быть совершенно разными на вкус, когда вы открываете их. Когда дело доходит до борьбы с раком, может иметь решающее значение различие между подтипами клеток, которые внешне кажутся идентичными, такими как ингибирующие и эффекторные иммунные клетки.

Хотя основные группы иммунных клеток были идентифицированы много десятилетий назад, существуют сотни подтипов с множеством различных функций, которые не были классифицированы. «Конкретные иммунные подтипы, например, могут играть роль в распространении рака или позволять ему ускользать от иммунной системы, провоцировать разрушение тканей из-за чрезмерной реакции на вирус или ошибочно действовать при аутоиммунных синдромах, нападая на наше собственное тело. До сих пор не существовало — достаточно деликатные способы отличить их от других подтипов, которые внешне кажутся идентичными «, — говорит Шебан.

Чтобы отсортировать эти различные иммунные функции внутри опухолей, ученые Вейцмана использовали свою технологию для решения проблемы, которую исследователи пытались решить на протяжении десятилетий: почему иммунная система не может распознавать и уничтожать раковые клетки и почему часто ли иммунотерапия при большинстве типов опухолей терпит неудачу? В поисках ответа они спросили, может ли рак захватить и манипулировать определенными иммунными клетками, чтобы «защитить» раковые клетки от остальной части иммунной системы. «Подозрение, что какая-то иммунная клетка может активно» сотрудничать «с раком, не так странно, как кажется», — объясняет Ялин. «Иммунные ответы часто должны быть недолговечными, поэтому у иммунной системы есть свои собственные механизмы для их отключения. Рак может воспользоваться такими механизмами, увеличивая производство» отключающихся «иммунных клеток, которые, в свою очередь, , может помешать таким иммунным клеткам, как Т-лимфоциты, которые обычно убивают их, от действий «.

Действительно, команде удалось идентифицировать иммунные клетки, блокирующие Т-клетки, которые принадлежали к общей группе, известной как миелоидные клетки, — широкой группе врожденных иммунных клеток, которые в основном происходят из костного мозга. Хотя эта конкретная подгруппа супрессивных миелоидных клеток была новой, она отличалась выдающимся сигнальным рецептором, который Амит и его группа видели раньше, под названием TREM2. Этот рецептор имеет решающее значение для активности клеток, которые блокируют действие Т-клеток, убивающих опухоль; и обычно клетки, несущие этот рецептор, имеют решающее значение для предотвращения чрезмерного повреждения ткани после травмы или для успокоения воспалительного иммунного ответа. Но Амит также обнаружил версию этого рецептора в других иммунных клетках, вовлеченных в болезнь Альцгеймера, метаболический синдром и другие связанные с иммунитетом патологии.

Следующим шагом группы является разработка иммунотерапевтического лечения с использованием специфических антител, которые нацелены на этот рецептор и могут помешать этим иммунодепрессивным клеткам поддерживать опухоль. «Поскольку этот рецептор экспрессируется только при наличии какой-либо патологии, — говорит Вайнер, — нацеливание на него не повредит здоровые клетки в организме».

Предварительные доказательства эффективности TREM2 были продемонстрированы учеными на мышиных моделях рака с генетически удаленными рецепторами TREM2. У этих мышей Т-клетки, убивающие опухоль, «ожили» и атаковали раковые клетки; и опухоли значительно уменьшились. Если лечение, основанное на этом открытии, в будущем окажется эффективным для людей, его можно будет назначать отдельно или в сочетании с другими формами иммунотерапии.

Yeda Research and Development, подразделение по передаче технологий Научного института Вейцмана, в настоящее время работает с Амитом над разработкой этого иммунотерапевтического антитела для клинического использования, и уже есть большой интерес к технологии INs-seq. «Уточнение механизмов аутоиммунных и нейродегенеративных заболеваний и ответ на вопрос, почему иммунная система часто терпит неудачу в борьбе с раком или почему большинство пациентов не реагируют на существующую иммунотерапию — все это может сводиться к конкретным действиям подмножеств иммунной системы. Мы считаем, что INs-seq может помочь исследователям идентифицировать именно эти клетки и разработать новые методы лечения «, — говорит Каценеленбоген.

Spread the love