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[问答] nature methods | 一项新技术揭示了免疫细胞如何定位目标

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纯狐筱乔 发表于 2022-5-2 04:06:00 | 只看该作者 打印 上一主题 下一主题
 
nature methods | 一项新技术揭示了免疫细胞如何定位目标 第1张图片

麻省理工学院的生物工程师已经设计出一种方法来进行大规模的筛选,研究像这样的T细胞如何识别特定的病原体,比如图中显示的HIV病毒(黄色)。

麻省理工学院的生物工程师开发了一种简单的方法来识别与病毒或细菌蛋白质相互作用的B或T细胞。
人体内有数以百万计的独特B细胞和T细胞在体内游荡,寻找微生物入侵者。这些免疫细胞识别有害微生物的能力对于成功抵御感染至关重要。
麻省理工学院的生物工程师现在设计了一种实验工具,使他们能够精确地识别特定免疫细胞与其目标抗原之间的相互作用。这项新技术利用工程病毒向大量免疫细胞提供许多不同的抗原,可以对这种相互作用进行大规模筛选。
麻省理工学院(MIT)生物工程副教授 Michael Birnbaum 说:“这项技术使人们更接近于了解免疫系统本身的工作原理,将有助于研究人员理解各种疾病中复杂的免疫识别,并可能加速开发更有效的疫苗和免疫疗法。
该论文发表于2022年4月8日的 Nature Methods 上。
Antigen identification and high-throughput interaction mapping by reprogramming viral entry, 8 April 2022, Nature Methods. DOI: 10.1038/s41592-022-01436-z

nature methods | 一项新技术揭示了免疫细胞如何定位目标 第2张图片
复杂系统的简单筛选

复杂系统的简单筛选B细胞和T细胞在启动免疫反应中起着关键作用。当一个T细胞遇到它的目标时,它开始增殖,产生一大群相同的细胞,可以攻击受感染的细胞。遇到目标的B细胞开始产生抗体,帮助招募免疫系统的其他成分来清除感染。
研究免疫系统的科学家有几种工具来帮助他们识别特定的抗原-免疫细胞相互作用。然而,这些工具通常只允许研究暴露于一个B或T细胞的大量抗原,或遇到少量抗原的大量免疫细胞。
Birnbaum说:“在你的体内,有数百万个独特的T细胞,它们可以识别数十亿种可能的抗原。到目前为止开发的所有工具都是为了一次观察多样性的一面。”。
麻省理工学院的团队开始设计一种新的工具,让他们能够同时筛选抗原和免疫细胞的巨大库,让他们能够在广阔的可能性范围内挑出任何特定的相互作用。
为了创造一种简单的方法来筛选这么多可能的相互作用,研究人员设计了一种特殊形式的慢病毒,科学家经常使用这种病毒来传递基因,因为它可以将DNA片段整合到宿主细胞中。这些病毒有一种名为VSV-G的包膜蛋白,可以与多种人类细胞(包括免疫细胞)表面的受体结合并感染它们。
在这项研究中,研究人员修改了VSV-G蛋白,使其不能单独感染细胞,而是依赖于研究人员选择的抗原。只有当配对抗原与识别该抗原的人类B或T细胞受体结合时,这种VSV-G的改良版本才能帮助慢病毒进入细胞。
一旦病毒进入,它就会整合到宿主细胞的基因组中。因此,通过对样本中所有细胞的基因组测序,研究人员可以发现感染细胞的病毒表达的抗原,以及允许其进入的T或B细胞受体的序列。
Birnbaum说:“通过这种方式,我们可以利用病毒感染本身作为一种方式来匹配并识别抗原免疫细胞配对。”
确定的相互作用

为了证明他们的技术的准确性,研究人员创造了一个包含100种不同病毒抗原的病毒库,包括流感病毒、巨细胞病毒和爱泼斯坦-巴尔病毒。他们用大约40万个T细胞对这些病毒进行了筛选,结果表明,该技术能够正确地识别出之前已被识别的抗原-T细胞受体配对。
研究人员还针对43种抗原筛选了两种不同的B细胞受体,包括来自HIV的抗原和SARS-CoV-2的棘突蛋白。
在未来的研究中,Birnbaum 希望筛选出数千种针对B细胞和T细胞群的抗原。“我们的理想是筛选整个病毒或病毒家族,以便在一次实验中获得整个免疫系统的读数,”他说。
在目前正在进行的一项研究中,Birnbaum的实验室正在与麻省理工学院MGH拉贡研究所和哈佛大学的研究人员合作,研究不同人群的免疫系统对HIV和SARS-CoV-2等病毒的反应。这些研究有助于揭示为什么有些人比其他人更自然地抵抗某些病毒,并有可能导致开发更有效的疫苗。
研究人员设想这项技术还可以有其他用途。Birnbaum 的实验室目前正在对同样的病毒进行改造,以将工程基因输送到靶细胞。在这种情况下,病毒不仅携带一种靶向分子,而且还携带一种新的基因,这种基因只会被整合到具有正确靶向的细胞中。例如,这可以提供一种选择性地将促进细胞死亡的基因导入癌细胞的方法。
“我们建立这个工具是为了寻找抗原,但抗原并没有什么特别之处,”Birnbaum 说。“你可以利用它进入特定的细胞,为细胞和基因治疗进行基因修饰。”


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