Wenn Ihr Immunsystem ausgesetzt ist, einem Impfstoff, einem allergen oder einem infektiösen Mikroorganismus, Untergruppen von T-Zellen, erkennen kann, einen fremden Eindringling, der Sprung in die Aktion. Einige dieser T-Zellen sind grundiert zu töten infizierte Zellen, während andere dienen als Speicher-Zellen, zirkulieren im ganzen Körper, Wache halten im Fall, dass der Eindringling wieder.
MIT-Forscher haben sich jetzt ausgedacht, einen Weg, um T-Zellen, die gemeinsam ein bestimmtes Ziel, als Teil eines Prozesses namens ” high-throughput-single-cell-RNA-Sequenzierung. Diese Art des profiling können, zeigen den einzigartigen Funktionen dieser T-Zellen durch die Bestimmung, welche Gene Sie schalten zu einem bestimmten Zeitpunkt. In einer neuen Studie verwendeten die Forscher das Verfahren zum identifizieren von T-Zellen, die produzieren, die Entzündung gesehen bei Patienten mit Erdnuss-Allergien.
In Arbeit ist nun im Gange, die die Forscher mit dieser Methode zu untersuchen, wie Patienten-T-Zellen reagieren auf die orale Immuntherapie bei Erdnuss-Allergien, die Ihnen helfen könnten, zu bestimmen, ob die Therapie für eine bestimmte Patientin. Solche Studien könnten auch helfen, die Forscher bei der Entwicklung und Erprobung neuer Therapien.
“Nahrungsmittelallergien beeinflussen ungefähr 5 Prozent der Bevölkerung, und es gibt nicht wirklich eine klare klinische intervention andere als Vermeidung, die kann dazu führen, eine Menge stress für die Familie und den Patienten selbst”, sagt J. Christopher Love, Raymond A. und Helen E. St. Laurent Professor of Chemical Engineering und Mitglied des MIT-Koch-Institut für Integrative Cancer Research. “Das Verständnis der zugrunde liegenden Biologie der was treibt diese Reaktionen ist immer noch eine wirklich entscheidende Frage.”
Liebe und Alex K. Shalek, wer ist der Pfizer-Laubach Career Development Associate Professor am MIT, ein außerordentlicher professor von Chemie, Kern-Mitglied des MIT-Institut für Medizintechnik und Wissenschaft (IMES), und eine extramurale Mitglied der Koch-Instituts, sind die senior-Autoren der Studie, die heute in Nature Immunology. Lead-Autoren des Papiers sind student Ang Andy Tu und ehemaliger postdoc Todd Gierahn.
Extrahieren von Informationen
Die Forscher, die neue Methode baut auf Ihrer bisherigen Arbeit die Entwicklung von Techniken für die schnelle Durchführung von Einzel-Zell-RNA-Sequenzierung auf große Populationen von Zellen. Durch Sequenzierung messenger-RNA können die Wissenschaftler herauszufinden, welche Gene ausgedrückt, zu einer bestimmten Zeit, indem Sie Ihnen Einblick in die einzelnen Funktionen der Zellen.
Die Durchführung der RNA-Sequenzierung auf Immunzellen, wie T-Zellen, ist von großem Interesse, da T-Zellen haben so viele verschiedene Rollen in der Immunantwort. Aber die bisherigen Sequenzierung Studien nicht identifizieren konnte, die Populationen von T-Zellen, reagieren auf ein bestimmtes Ziel oder antigen, die bestimmt ist durch die Sequenz des T-Zell-rezeptor (TCR). Das ist, weil die single-cell-RNA-sequenzierungen in der Regel tags-und Sequenzen, die nur ein Ende jedes RNA-Molekül, und die meisten der variation in den T-Zell-rezeptor-Gene gefunden, die am entgegengesetzten Ende des Moleküls, die nicht sequenziert.
“Für eine lange Zeit, die Menschen haben die Beschreibung T-Zellen und deren Transkriptom mit dieser Methode, aber ohne Informationen darüber, welche Art von T-Zell-rezeptor die Zellen eigentlich haben,” Tu sagt. “Als dieses Projekt begann, waren wir darüber nachdenken, wie wir versuchen könnten, sich zu erholen, die Informationen aus diesen Bibliotheken in einer Weise, die nicht darüber hinwegtäuschen, single-cell Auflösung dieser Datensätze, und nicht um uns dramatisch verändern unsere sequencing-workflow und Plattform.”
In einem einzigen T-Zell -, RNA kodiert, dass T-Zell-Rezeptoren macht weniger als 1 Prozent der zellulären Gesamt-RNA, also das MIT-team kam mit einem Weg, um zu verstärken, spezifische RNA-Moleküle, und ziehen Sie Sie dann aus der gesamten Stichprobe, so dass Sie vollständig sequenziert. Jedes RNA-Molekül ist mit einem barcode markiert, um zu zeigen, welche Zelle es kam, so die Forscher, könnte passen die T-Zellen Ziele mit Ihren mustern der RNA-expression. Dies ermöglicht Ihnen zu bestimmen, welche Gene aktiv sind, die in der Bevölkerung von T-Zellen, die bestimmte Antigene.
“Setzen sich die Funktion der T-Zellen in Zusammenhang, Sie müssen verstehen, was es ist, Sie versuchen zu erkennen,” Shalek sagt. “Mit dieser Methode können Sie vorhandene single-cell-RNA-sequencing-Bibliotheken ein und ziehen Sie relevanten Sequenzen möchten Sie vielleicht zu charakterisieren. Kern des Ansatzes ist eine einfache Strategie für die Extraktion von einigen der Informationen, die versteckt im inneren des genome-wide expression profiling-Daten.”
Ein weiterer Vorteil dieser Technik ist, dass es erfordert keine teuren Chemikalien, setzt auf Geräte, die viele labs bereits haben, und kann angewendet werden, um viele der zuvor verarbeiteten Proben, die Forscher sagen.
Die Analyse von Allergien
In der Natur-Immunologie Papier, die Forscher gezeigt, dass Sie diese Technik verwenden konnte, zu pick out-Maus-T-Zellen, die aktiv waren, gegen die menschlichen papilloma-virus, nach der die Mäuse, die geimpft wurden gegen das virus. Sie fanden, dass, obwohl alle diese T-Zellen reagierten auf die Viren, die Zellen hatten unterschiedliche TCRs und erschien in verschiedenen Stadien der Entwicklung—einige waren sehr aktiviert für das töten von infizierten Zellen, während die anderen konzentrierten sich auf das wachsen und das teilen.
Die Forscher dann analysierten T-Zellen von vier Patienten mit Erdnuss-Allergien. Nach aussetzen der Zellen auf Erdnuss-Allergene, Sie waren in der Lage zu erkennen T-Zellen, die aktiv waren, gegen diese Allergene. Sie zeigten auch die Untergruppen der T-Zellen waren die meisten aktiv, und fand einige, die waren produzieren die proinflammatorischen Zytokine, die in der Regel im Zusammenhang mit allergischen Reaktionen.
“Können wir jetzt beginnen zu unterteilen, die Daten zu offenbaren, was sind die wichtigsten Zellen, die wir waren nicht in der Lage zu identifizieren, bevor mit RNA-Sequenzierung allein,” Tu sagt.
Liebe s lab arbeitet derzeit mit Forschern am Massachusetts General Hospital, um diese Technik zu verwenden, zu verfolgen, die die Immunantwort des Menschen in einer oralen Immuntherapie bei Erdnuss-Allergien—eine Technik, die beinhaltet, konsumieren kleine Mengen des allergens, so dass das Immunsystem aufzubauen, um Toleranz, um es.
In klinischen Studien, diese Technik wurde gezeigt, dass die arbeiten in einigen, aber nicht allen Patienten. Die MIT – /MGH-team hofft, dass Ihre Studie wird dazu beitragen, Faktoren, die verwendet werden könnte, um vorauszusagen, welche Patienten reagieren am besten auf die Behandlung an.
“Man würde sicherlich gerne ein besseres Gespür dafür, ob eine intervention erfolgreich sein oder nicht, so früh wie möglich,” Liebe sagt.
