用于癌癥免疫療法的高通量細(xì)胞篩選技術(shù)

日期：2015-08-12 09:01:46

最近，研究人員研制出一種新的方法，可用于癌癥免疫療法中的細(xì)胞篩選，可讓我們單獨(dú)研究高性能的免疫系統(tǒng)細(xì)胞。來自美國(guó)休士頓大學(xué)（UH）的工程師，與德克薩斯大學(xué)MD安德森癌癥中心的醫(yī)生合作，在國(guó)際權(quán)威雜志《Bioinformatics》雜志描述了這種方法——Time-lapse Imaging Microscopy in Nanowell Grids（TIMING），它能夠用于癌癥治療，更準(zhǔn)確地分析大量的細(xì)胞。他們還展示了這種方法用于“評(píng)估各種類型T細(xì)胞（對(duì)抗擊感染非常關(guān)鍵的一種白血細(xì)胞）有效性”的潛力。有關(guān)這項(xiàng)研究的論文，今年早些時(shí)候發(fā)表在《Cancer Immunology Research》和《OncoImmunology》雜志。

本文第一作者、UH電氣和計(jì)算機(jī)工程系主任Badri Roysam指出：“這是生物學(xué)家、臨床醫(yī)生和計(jì)算機(jī)科學(xué)家共同合作的一個(gè)例子。”他和UH化學(xué)和生物分子工程助理教授Navin Varadarajan都是本文的共同作者。

臨床研究已經(jīng)報(bào)道了癌癥免疫療法用以挽救生命的許多例子，這種生物療法利用免疫系統(tǒng)——或免疫系統(tǒng)的特異性細(xì)胞，來對(duì)抗癌癥。但癌癥免疫療法并不是對(duì)每種癌癥都起作用。延伸閱讀：《細(xì)胞》特輯：癌癥免疫療法。

TIMING，通過使研究人員能夠研究免疫細(xì)胞和癌細(xì)胞之間更多的相互作用，可以改變這一現(xiàn)狀，因?yàn)樗軌蛎看巫詣?dòng)分析成千上萬的細(xì)胞相互作用。研究人員說，傳統(tǒng)的分析方法是手工完成的，因此我們不可能研究每一種組合。

大多數(shù)傳統(tǒng)的方法只能評(píng)估來自一次測(cè)試的數(shù)量有限的樣品——100和10之間，根據(jù)論文介紹，用新的方法，可以評(píng)估10000個(gè)或100000個(gè)樣本。研究人員寫道：“這很重要，因?yàn)樵S多生物學(xué)上重要的細(xì)胞亞群，如腫瘤干細(xì)胞，多殺傷免疫細(xì)胞與生物技術(shù)有關(guān)的蛋白分泌細(xì)胞，都是非常罕見的。”

TIMING是這樣工作的：一個(gè)微小的網(wǎng)格——可擴(kuò)展的結(jié)構(gòu)，可讓免疫細(xì)胞和癌細(xì)胞的離散樣本受到限制，通過延時(shí)錄像，隨著時(shí)間的推移進(jìn)行研究。

Roysam說：“我們開發(fā)出一種全新的軟件，可以準(zhǔn)確分析整個(gè)小網(wǎng)格的視頻，并進(jìn)行定量測(cè)量。”

他說：“本質(zhì)上，這種方法是將一個(gè)超級(jí)顯微鏡和超級(jí)計(jì)算機(jī)相結(jié)合，在大的規(guī)模上篩選細(xì)胞間的相互作用。”

研究人員寫道：“這一方法大大提高了自動(dòng)分析的產(chǎn)量和精度，因此自動(dòng)生成的細(xì)胞測(cè)量，可以直接用于生物學(xué)研究，很少或不用編輯。”

Varadarajan表示，這一系統(tǒng)可讓研究人員在進(jìn)一步的研究中確定“高性能的異常值”。他們使用了各種免疫細(xì)胞，包括T細(xì)胞，CAR細(xì)胞——嵌合抗原受體修飾的T細(xì)胞，從而讓他們能夠全力研究并殺死癌細(xì)胞，以及被稱為NK或“自然殺手”的細(xì)胞。研究人員在測(cè)試中使用了白血病細(xì)胞和黑色素瘤細(xì)胞。

Varadarajan說：“如果你知道對(duì)抗某種癌癥的最好細(xì)胞，這僅僅就變成了一個(gè)制造問題。但現(xiàn)在，我們不知道哪一種細(xì)胞是最好的。”

利用TIMING系統(tǒng)，研究人員加深了對(duì)免疫療法的科學(xué)認(rèn)識(shí)，包括不同類型的T細(xì)胞對(duì)抗腫瘤細(xì)胞的作用機(jī)制。因此，他們首次在單細(xì)胞水平上證明，CD4 T細(xì)胞直接參與多種腫瘤細(xì)胞的殺傷。

CD8 T細(xì)胞因其抗腫瘤的性能而出名，但是Varadarajan稱，發(fā)表在《Cancer Immunology Research》的研究表明，CD4細(xì)胞也將是有效的。關(guān)于這個(gè)問題的研究正在進(jìn)行中。