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新的高通量方法产生了用于免疫学检测的探针库

新的高通量方法产生了用于免疫学检测的探针库

一种被称为“四聚体试验”的免疫学测试可以检测和量化血液样本中的T细胞,这些T细胞能够识别特定的抗原,比如病毒蛋白。然而,制造这种类型的分析所需的分子探针一直是一个困难和耗时的过程。

现在,由加州大学圣克鲁斯分校(UC Santa Cruz)的研究人员领导的一个团队开发了一种方法,可以创建用于高通量、大规模评估血液样本中T细胞库的探针库。4月20日发表在《自然通讯》(Nature Communications)杂志上的一篇论文描述了这种新方法,它为免疫学研究、癌症免疫疗法的开发以及评估病毒感染患者(包括covid19)的免疫反应提供了新的机会。

加州大学圣克鲁兹分校化学和生物化学助理教授、通讯作者Nikolaos Sgourakis说:“该领域的每个人都知道,为这些检测制造探测器是多么的麻烦。”“用传统的方法,你需要大约一周的时间来制造一个肽复合物,但现在我们可以在一天内制造100个。”

T细胞在免疫系统中起中心作用,与抗体(由B细胞产生)互补。抗体识别并与血液和其他体液中的抗原(外来蛋白质)结合,而T细胞只与身体细胞表面的抗原结合,使免疫系统能够检测到受感染或癌细胞。

这种差异使得抗体检测相对简单,而T细胞检测更具挑战性。为了构建一个探测特定T细胞受体的探针,相应的抗原必须被整合到一个分子复合物中,这个分子复合物模仿抗原在细胞表面的显示方式,与主要组织相容性复合体(MHC)蛋白结合。Sgourakis一直在研究蛋白质片段是如何被选择并与细胞内的MHC蛋白结合的,而新方法是建立在他的实验室关于“分子伴侣”在这一过程中的作用的发现上的。

Sgourakis说:“分子伴侣天生就是用来在细胞中为MHC蛋白添加多肽的,所以我们选择了我们最喜欢的伴侣。”

他之前的研究已经表明,伴侣蛋白可以排出对MHC蛋白亲和力低的抗原,从而确保它只结合能在细胞表面以合适的构象显示的高亲和力抗原,从而激活T细胞反应。因此Sgourakis设计了一种“占位体”肽,用于制备大量预先加载的MHC复合物。当与高亲和抗原孵育时,占位体被取代,这种反应可以在高通量系统中与大量抗原并行进行。

“这是一个力量倍增器,使我们能够在高通量下进行这些反应,”Sgourakis说。“很多团队都在研究类似的方法,它们各有利弊。这项技术的优势在于使用细胞自然使用的同一系统,我们可以将它与现有的单细胞分析工具完美结合。”

这项工作是与纽约基因组中心、宾夕法尼亚大学儿童医院和佩雷尔曼医学院的研究人员密切合作完成的。研究人员开始使用这种新方法来开发用于评估T细胞对神经母细胞瘤反应和设计癌症免疫疗法的探针库。

随后COVID-19问世,研究小组开始探索如何应用新技术来应对新型冠状病毒的挑战。对于病毒感染,被感染细胞可以显示出许多不同的病毒蛋白片段,确定哪些肽段可以引起强烈的免疫反应是很重要的。

“基于冠状病毒基因组,我们可以预测所有可能的多肽,合成它们,将它们装载到MHC四聚体上,并在患者的血液样本中进行垂钓,找出哪些能被T细胞识别,”Sgourakis解释说。“某些肽具有免疫优势——它们控制免疫反应——而这些正是我们想要发现的,因此我们有可能将它们用于疫苗。”

该方法也可用于比较不同队列患者的T细胞受体序列。随着人们年龄的增长,他们的T细胞技能下降,导致对新威胁的免疫反应能力下降。这可能就是为什么老年人更容易受到COVID-19的伤害。

斯古拉基斯说:“一个重要的问题是,为什么这种疾病的严重程度有这么大的差异。”“我们可以利用这项技术对患者进行筛查,看看他们的T细胞储备中有哪些缺口,或许可以把它用作一种诊断手段,让患者接受更深入的治疗。”

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