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新的成像分析系统将有助于药物和疫苗的开发

新的成像分析系统将有助于药物和疫苗的开发

从测试药物到开发疫苗,对免疫系统的深入研究是改善现实世界健康结果的关键。t细胞是这项研究不可或缺的一部分,因为这些白细胞有助于调整身体对特定病原体的免疫反应。

利用格子光板显微镜(LLSM),科学家们已经能够在4-D中仔细检查单个细胞,比如t细胞。但是由于数据点有限,没有有效的方法来分析LLSM数据。

芝加哥大学普利兹克分子工程学院(PME)的研究人员5月20日在《细胞系统》杂志上发表了一篇新论文,介绍了一种解决方案——一种用于晶格薄层显微术多维分析(LaMDA)的管道。

撰写这篇论文的普利兹克分子工程研究人员包括研究生吉利安·罗森博格(Jillian Rosenberg)和黄实验室小组的曹国帅。他们首先开始用高维显微镜研究t细胞的功能,然后他们发现需要一种有效的分析方法。因此,他们转而发展LaMDA管道。

曹说:“我们意识到这些图像很惊人,但由于缺乏可用的分析技术,它们没有得到充分利用。”

为了填补这一空白,研究人员决定改变这种模式。他们没有把每个细胞当作一个数据点,而是找到了一种把每个分子当作一个数据点的方法,从而增加了数据点的总数。这使得进行复杂的分析成为可能。

罗森伯格解释说:“我们已经开发了一套系统,能够对这些视频进行机器学习和复杂分析,这在以前是不可行的。”“这些分析让我们能够识别肉眼无法识别的分子之间的差异。”

LaMDA可以帮助开发新疫苗

结合高维成像和大数据分析,LaMDA可以揭示甚至预测细胞状态。根据Rosenberg的观点,LaMDA最有希望的一个方面是它预测生物反应的潜力,而不需要复杂的实验。

需要更多的研究来进一步证实这种预测能力。然而,她解释说,“预测细胞状态和亚细胞信号的潜力是LaMDA非常强大的资产。”

这意味着LaMDA除了可以扩展t细胞生物学的知识外,还可以有许多医学应用,例如药物测试和疫苗开发。

罗森伯格说:“研究人员或制药公司可以利用LaMDA来确定某些药物如何导致亚细胞信号的微妙变化,亚细胞信号既提供药物安全性,也提供药效信息。”

“我们的LaMDA管道也可以扩展到开发用于治疗感染、癌症和自身免疫的肽疫苗,”她补充说,“或者用于研究胸腺教育或外周耐受性,这是t细胞生物学中两个非常重要的课题。”

一个研究t细胞和其他细胞的工具

尽管研究人员从研究t细胞受体开始,但创造LaMDA管道很快成为他们的研究重点。利用之前已知的关于t细胞的事实,他们能够证实LaMDA是一种有效的分析途径,可以扩展到其他研究领域。

“虽然我们最终想要更多地了解t细胞,但我们创建LaMDA的目的是为其他研究人员在未来的发现提供一个工具,”Rosenberg说。研究团队有意将LaMDA设计为易于其他科学家使用,包括那些可能不熟悉数据科学技术的科学家。

曹说:“我们相信这个分析系统将使所有科学领域的高维显微镜使用者受益。”

值得注意的是,研究人员只在几种不同的条件下在单个分子中测试了LaMDA。曹说:“为了使这个管道更加坚固,它应该在其他细胞类型、分子和条件上进行验证,以证明其广泛的适用性,并解决任何潜在的不可预见的问题。”

研究人员希望有朝一日,LaMDA管道也能用于研究多分子间的相互作用。

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