Nature子刊:战斗的号角已吹响!“条形码”追踪器鉴定抗癌免疫细胞
2019/07/19
澳大利亚的科学家开发出一种用于识别癌症发生中罕见免疫细胞的技术。科学家应用该技术首次跟踪了免疫细胞在肿瘤组织内的进化情况,揭示了如何更好地武装免疫系统以靶向癌症。

免疫系统作为人体的健康护卫队会保护我们免受外来病原体像是细菌或者病毒的侵害,但是只有很少的罕见免疫细胞能够“识别”癌症。因为癌症通常是由自身细胞发展变化而来,狡猾的癌细胞会给免疫细胞发出“我是自己人,别伤害我”的信号成功逃过免疫系统的检查。

近日,澳大利亚的科学家开发出一种用于识别癌症发生中罕见免疫细胞的技术。科学家应用该技术首次跟踪了免疫细胞在肿瘤组织内的进化情况,揭示了如何更好地武装免疫系统以靶向癌症。该 研究发表在新一期的《Nature Communications》杂志上 。


DOI:10.1038 / s41467-019-11049-4

“看到”癌症的罕见免疫细胞

免疫系统的“哼哈二将”(T细胞与B细胞)在细胞表面上表达不同的受体,当这些细胞被抗原刺激后,就会进行分裂复制(或克隆)扩增。免疫细胞受体可作为独特的“克隆条形码”提供有关抗原特异性的相关信息。

为了找寻这些免疫细胞,先前的方法是在单细胞水平上读取编码T细胞和B细胞受体的长序列RNA。但是,现有技术不能一次性分选出肿瘤中存在的数千个细胞。必须对数千个细胞进行分类,才能找到那些克隆细胞,而这些克隆细胞可能只占肿瘤中所有免疫细胞的一小部分。 此外,虽然长序列读取技术的发展可以解决基因组测序中序列读取长度的问题,但这种方法通常错误率更高,测序深度更低。

为了攻克这些困难,研究人员集四种不同的基因组测序技术(Oxford Nanopore Technologies,10X Genomics,Illumina和CaptureSeq)于一体开发出了“RAGE-seq”技术。

他们首先开发出一种从单细胞中富集RNA的方法,靶向编码免疫细胞受体的RNA。然后,开发了相应的计算工具来对免疫细胞受体的全长序列进行准确测序。


图片来源:Martin Smith

RAGE-seq的工作原理类似于“条形码追踪器”

RAGE-seq能够扫描数千个细胞中的免疫细胞受体,以提供组织样本中免疫细胞之间关系的准确“快照”,并判断哪些免疫细胞可能对癌症有效。由于该技术分离特定淋巴细胞群的方法与传统方法不同,因此它可用于追溯低丰度淋巴细胞群。

Garvan研究所执行主任Chris Goodnow博士表示:“这种方法为我们提供了迄今为止关于免疫细胞在人体中如何活动的最详细的视图。免疫细胞在疾病的发展中扮演着重要的角色。这种方法显示出了巨大的潜力,可以帮助我们将癌症治疗个性化。”

三阴性乳腺癌力证RAGE-seq


为了验证该技术,研究人员对三阴性乳腺癌患者的肿瘤和淋巴结的细胞样本进行了RAGE-Seq测试,以追踪扩增的淋巴细胞克隆的转录组谱,探究免疫系统细胞如何应对癌症。该团队确定了两种组织中存在许多相关细胞,并揭示了患者肿瘤内免疫反应的特定遗传特征。

RAGE-Seq的一个重要应用是能够跟踪组织中克隆相关的T细胞或B细胞,以获得对免疫反应进化的系统化洞察。它能够分析肿瘤及其引流淋巴结中的淋巴细胞、抗原呈递的假定位点以及肿瘤浸润淋巴细胞(TILs)的来源。

这种识别肿瘤组织中罕见免疫系统细胞的能力可以帮助指导个性化治疗。制药公司能通过RAGE-seq提供的解决方案更好地了解免疫系统对癌症的反应。Goodnow教授表示:“我们希望RAGE-seq将在临床试验中实施,提供关键信息,帮助潜在的癌症治疗更快地找到合适的患者。”

该团队现在正将该技术应用于黑色素瘤患者的样本,以了解为什么接受免疫治疗的患者中有一半的反应较差。研究人员认为,该方法也可用于更好地了解自身免疫性疾病和炎症性疾病。

参考资料:

[1] A genomic barcode tracker for immune cells

[2] Anticancer Immune Cells Identified Using Antigen Receptor Barcode Tracker


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