用于癌症免疫疗法的高通量细胞筛选技术

【字体: 时间:2015年08月12日 来源:生物通

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  最近,研究人员研制出一种新的方法,可用于癌症免疫疗法中的细胞筛选,可让我们单独研究高性能的免疫系统细胞。研究人员在国际权威杂志《Bioinformatics》杂志描述了这种方法——TIMING,它能够用于癌症治疗,更准确地分析大量的细胞。

  

生物通报道:最近,研究人员研制出一种新的方法,可用于癌症免疫疗法中的细胞筛选,可让我们单独研究高性能的免疫系统细胞。来自美国休士顿大学(UH)的工程师,与德克萨斯大学MD安德森癌症中心的医生合作,在国际权威杂志《Bioinformatics》杂志描述了这种方法——Time-lapse Imaging Microscopy in Nanowell Grids(TIMING),它能够用于癌症治疗,更准确地分析大量的细胞。他们还展示了这种方法用于“评估各种类型T细胞(对抗击感染非常关键的一种白血细胞)有效性”的潜力。有关这项研究的论文,今年早些时候发表在《Cancer Immunology Research》和《OncoImmunology》杂志。

本文第一作者、UH电气和计算机工程系主任Badri Roysam指出:“这是生物学家、临床医生和计算机科学家共同合作的一个例子。”他和UH化学和生物分子工程助理教授Navin Varadarajan都是本文的共同作者。

临床研究已经报道了癌症免疫疗法用以挽救生命的许多例子,这种生物疗法利用免疫系统——或免疫系统的特异性细胞,来对抗癌症。但癌症免疫疗法并不是对每种癌症都起作用。延伸阅读:《细胞》特辑:癌症免疫疗法

TIMING,通过使研究人员能够研究免疫细胞和癌细胞之间更多的相互作用,可以改变这一现状,因为它能够每次自动分析成千上万的细胞相互作用。研究人员说,传统的分析方法是手工完成的,因此我们不可能研究每一种组合。

大多数传统的方法只能评估来自一次测试的数量有限的样品——100和10之间,根据论文介绍,用新的方法,可以评估10000个或100000个样本。研究人员写道:“这很重要,因为许多生物学上重要的细胞亚群,如肿瘤干细胞,多杀伤免疫细胞与生物技术有关的蛋白分泌细胞,都是非常罕见的。”

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TIMING是这样工作的:一个微小的网格——可扩展的结构,可让免疫细胞和癌细胞的离散样本受到限制,通过延时录像,随着时间的推移进行研究。

Roysam说:“我们开发出一种全新的软件,可以准确分析整个小网格的视频,并进行定量测量。”

他说:“本质上,这种方法是将一个超级显微镜和超级计算机相结合,在大的规模上筛选细胞间的相互作用。”

研究人员写道:“这一方法大大提高了自动分析的产量和精度,因此自动生成的细胞测量,可以直接用于生物学研究,很少或不用编辑。”

Varadarajan表示,这一系统可让研究人员在进一步的研究中确定“高性能的异常值”。他们使用了各种免疫细胞,包括T细胞,CAR细胞——嵌合抗原受体修饰的T细胞,从而让他们能够全力研究并杀死癌细胞,以及被称为NK或“自然杀手”的细胞。研究人员在测试中使用了白血病细胞和黑色素瘤细胞。

Varadarajan说:“如果你知道对抗某种癌症的最好细胞,这仅仅就变成了一个制造问题。但现在,我们不知道哪一种细胞是最好的。”

利用TIMING系统,研究人员加深了对免疫疗法的科学认识,包括不同类型的T细胞对抗肿瘤细胞的作用机制。因此,他们首次在单细胞水平上证明,CD4 T细胞直接参与多种肿瘤细胞的杀伤。

CD8 T细胞因其抗肿瘤的性能而出名,但是Varadarajan称,发表在《Cancer Immunology Research》的研究表明,CD4细胞也将是有效的。关于这个问题的研究正在进行中。

(生物通:王英)

生物通推荐原文:
Amine Merouane, Nicolas Rey-Villamizar, Yanbin Lu, Ivan Liadi, Gabrielle Romain, Jennifer Lu, Harjeet Singh, Laurence J.N. Cooper, Navin Varadarajan, Badrinath Roysam. Automated profiling of individual cell–cell interactions from high-throughput time-lapse imaging microscopy in nanowell grids (TIMING). Bioinformatics, 2015; btv355 DOI: 10.1093/bioinformatics/btv355

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