您现在的位置是:首页 >新闻频道行业观察 2019-11-15 15:35:09

使用抗原受体条形码追踪器鉴定的抗癌免疫细胞

澳大利亚科学家已经开发出一种用于细胞的条形码跟踪系统,该系统可以识别对癌症产生的稀有免疫系统细胞。Garvan医学研究所的研究小组报告了Nature Communications中的新技术,该专利已获得专利的库和序列测序基因表达(RAGE-Seq)技术可产生具有高精度和高灵敏度的全长抗原受体序列。

“这种方法为我们提供了有关免疫细胞如何在人体中发挥作用的最详细的视图,” Garvan Institute执行董事Chris Goodnow博士解释说。免疫细胞在疾病的发展中起着至关重要的作用。这种方法显示出巨大的潜力,可以帮助我们个性化针对个体的癌症治疗。” Goodnow是研究人员论文的共同资深作者,该论文于今天发表,标题为“ 高通量靶向长读单细胞测序揭示了克隆和淋巴细胞的转录景观。”

免疫系统的T和B淋巴细胞在其表面表达不同的受体(分别为B细胞受体BCR和T细胞受体TCR)。当这些受体识别抗原时,细胞就会复制很多次。作者解释说:“……当抗原刺激B细胞或T细胞分裂并进行克隆扩增时,BCR或TCR序列充当独特的'克隆条形码',并提供有关抗原特异性和细胞祖先的信息。”

免疫系统对癌症的反应往往很差,癌症是由人体自身的细胞发展而来的,因此通常很少有能有效进行抗癌免疫反应的免疫细胞。Garvan肿瘤进展实验室负责人Alex Swarbrick博士指出:“识别癌细胞的免疫细胞通常很少。“我们必须对数千个细胞进行分类,以找到那些可能只占肿瘤中所有免疫细胞很小一部分的复制细胞。”

对单个淋巴细胞的BCR和TCR与它们的转录组进行平行测序可以为科学家提供关键洞察力,帮助他们深入了解免疫系统如何应对诸如癌症,自身免疫性疾病或传染性疾病等疾病。但是,尽管有一些方法可以在单个细胞水平上读取编码T细胞和B细胞受体的长RNA序列,但是现有技术无法一次完成肿瘤中成千上万个细胞的分类。

作者指出:“将配对的抗原-受体序列与单个淋巴细胞的基因表达谱联系起来的常用方法是使用全长单细胞RNA测序(scRNA-Seq)方法Smart-Seq2。”但是这种方法依赖于基于板或孔的微流控技术,“因此受限于可处理的细胞数量,通常为10至100s。”而且,尽管长读测序技术的最新发展可能解决了短序列测序的缺点读测序,以对完整的BCR和TCR转录本进行测序,这种方法“比短读技术通常具有更高的错误率和更低的测序深度。”

Garvan医学研究所的研究作者。[加文学院]

Garvan研究所的研究人员现已开发出一种基于四种不同基因组技术的新方法。Oxford Nanopore Technologies,10X Genomics,Illumina和CaptureSeq。科学家首先开发了一种从单细胞中富集RNA的方法,该方法可靶向编码免疫细胞受体的RNA。然后,他们开发了一种可以准确读取全长免疫细胞抗原受体序列的计算工具。重要的是,所得的RAGE-seq技术可应用于基于高通量液滴的scRNA-Seq工作流程,以将基因表达谱与来自大量细胞的靶向全长mRNA序列精确配对。”

RAGE-Seq的工作原理类似于条形码跟踪器,可扫描成千上万个细胞中的免疫细胞受体,以提供有关组织样本中免疫细胞之间如何关联的准确快照,并且可以有效抵抗癌症。研究小组指出,重要的是,该技术消除了使用流式细胞仪分离特定淋巴细胞群体的需要,因此可用于组织中低丰度淋巴细胞的回顾性表征。

在一项原理验证研究中,研究人员对三阴性乳腺癌患者的肿瘤和淋巴结中的7138个细胞样本进行了RAGE-Seq,以追踪扩增的淋巴细胞克隆的转录组图谱,有效地追踪那些免疫系统细胞可对癌症做出反应和复制。研究小组说:“ RAGE-Seq的重要应用是能够在整个组织中追踪与克隆相关的T或B细胞,从而获得系统级的洞察力,从而了解免疫反应的演变。” “一种这样的应用是分析肿瘤及其引流淋巴结中的淋巴细胞,抗原呈递的推测位点和肿瘤浸润淋巴细胞(TIL)的来源”。

使用这种方法,他们能够在肿瘤和淋巴结组织中识别出许多相关的细胞,这表明了对患者肿瘤免疫反应的特定遗传特征。识别肿瘤组织中这种稀有免疫系统细胞的能力可以帮助指导个性化治疗。研究人员指出,制药行业还希望通过使用RAGE-seq的详细信息,更好地了解免疫系统对癌症的反应。Goodnow说:“我们希望RAGE-seq将在临床试验中实施,提供关键信息,以帮助潜在的癌症治疗方法更快地找到合适的患者。”

“在这里,我们报告了一个可推广的实验工作流程和计算流程,以将单细胞基因表达与全长mRNA转录物的靶向表征相结合,” Garvan Institute团队总结道。“我们发现RAGE-Seq在Illumina和Nanopore测序平台上均具有强大的采样能力,并且在永生化和原代人B和T细胞中提供全长BCR和TCR序列时具有高度的敏感性和准确性。”

尽管研究人员发表的研究集中在抗原受体序列上,但他们指出,可以使用RAGE-seq的变体来靶向任何感兴趣的转录本。“我们的结果表明,RAGE-Seq是一种可从大量淋巴细胞中追踪克隆进化的强大方法,适用于研究免疫,自身免疫和癌症。” RAGE-Seq的高精度和单核苷酸精度特别出色适用于识别癌症中的体细胞突变。“ RAGE-Seq在多个scRNA-Seq平台上的适应性以及针对一系列基因的灵活性为高级单细胞分析提供了新的基因组工具包。”

该团队现在正在使用RAGE-Seq分析来自黑素瘤患者的样本,以期获得新的见解,以了解为何这种类型的癌症对免疫疗法的反应如此差。他们确实承认该方法有一些局限性,但希望在将来的发展中能够解决这些局限性。

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