Nature子刊:戰鬥的号角已吹響!“條形碼”追蹤器鑒定抗癌免疫細胞
2019/07/19
澳大利亞的科學家開發出一種用于識别癌症發生中罕見免疫細胞的技術。科學家應用該技術首次跟蹤了免疫細胞在腫瘤組織内的進化情況,揭示了如何更好地武裝免疫系統以靶向癌症。

免疫系統作為人體的健康護衛隊會保護我們免受外來病原體像是細菌或者病毒的侵害,但是隻有很少的罕見免疫細胞能夠“識别”癌症。因為癌症通常是由自身細胞發展變化而來,狡猾的癌細胞會給免疫細胞發出“我是自己人,别傷害我”的信号成功逃過免疫系統的檢查。

近日,澳大利亞的科學家開發出一種用于識别癌症發生中罕見免疫細胞的技術。科學家應用該技術首次跟蹤了免疫細胞在腫瘤組織内的進化情況,揭示了如何更好地武裝免疫系統以靶向癌症。該 研究發表在新一期的《Nature Communications》雜志上 。


DOI:10.1038 / s41467-019-11049-4

“看到”癌症的罕見免疫細胞

免疫系統的“哼哈二将”(T細胞與B細胞)在細胞表面上表達不同的受體,當這些細胞被抗原刺激後,就會進行分裂複制(或克隆)擴增。免疫細胞受體可作為獨特的“克隆條形碼”提供有關抗原特異性的相關信息。

為了找尋這些免疫細胞,先前的方法是在單細胞水平上讀取編碼T細胞和B細胞受體的長序列RNA。但是,現有技術不能一次性分選出腫瘤中存在的數千個細胞。必須對數千個細胞進行分類,才能找到那些克隆細胞,而這些克隆細胞可能隻占腫瘤中所有免疫細胞的一小部分。 此外,雖然長序列讀取技術的發展可以解決基因組測序中序列讀取長度的問題,但這種方法通常錯誤率更高,測序深度更低。

為了攻克這些困難,研究人員集四種不同的基因組測序技術(Oxford Nanopore Technologies,10X Genomics,Illumina和CaptureSeq)于一體開發出了“RAGE-seq”技術。

他們首先開發出一種從單細胞中富集RNA的方法,靶向編碼免疫細胞受體的RNA。然後,開發了相應的計算工具來對免疫細胞受體的全長序列進行準确測序。


圖片來源:Martin Smith

RAGE-seq的工作原理類似于“條形碼追蹤器”

RAGE-seq能夠掃描數千個細胞中的免疫細胞受體,以提供組織樣本中免疫細胞之間關系的準确“快照”,并判斷哪些免疫細胞可能對癌症有效。由于該技術分離特定淋巴細胞群的方法與傳統方法不同,因此它可用于追溯低豐度淋巴細胞群。

Garvan研究所執行主任Chris Goodnow博士表示:“這種方法為我們提供了迄今為止關于免疫細胞在人體中如何活動的最詳細的視圖。免疫細胞在疾病的發展中扮演着重要的角色。這種方法顯示出了巨大的潛力,可以幫助我們将癌症治療個性化。”

三陰性乳腺癌力證RAGE-seq


為了驗證該技術,研究人員對三陰性乳腺癌患者的腫瘤和淋巴結的細胞樣本進行了RAGE-Seq測試,以追蹤擴增的淋巴細胞克隆的轉錄組譜,探究免疫系統細胞如何應對癌症。該團隊确定了兩種組織中存在許多相關細胞,并揭示了患者腫瘤内免疫反應的特定遺傳特征。

RAGE-Seq的一個重要應用是能夠跟蹤組織中克隆相關的T細胞或B細胞,以獲得對免疫反應進化的系統化洞察。它能夠分析腫瘤及其引流淋巴結中的淋巴細胞、抗原呈遞的假定位點以及腫瘤浸潤淋巴細胞(TILs)的來源。

這種識别腫瘤組織中罕見免疫系統細胞的能力可以幫助指導個性化治療。制藥公司能通過RAGE-seq提供的解決方案更好地了解免疫系統對癌症的反應。Goodnow教授表示:“我們希望RAGE-seq将在臨床試驗中實施,提供關鍵信息,幫助潛在的癌症治療更快地找到合适的患者。”

該團隊現在正将該技術應用于黑色素瘤患者的樣本,以了解為什麼接受免疫治療的患者中有一半的反應較差。研究人員認為,該方法也可用于更好地了解自身免疫性疾病和炎症性疾病。

參考資料:

[1] A genomic barcode tracker for immune cells

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


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