新一代成像流式技術(shù)在免疫細胞吞噬、CAR-T免疫療法等最新熱門話題中的應(yīng)用

 

 

 

細胞間相互作用一直是免疫學(xué)中的熱點。免疫細胞可以吞噬靶細胞從而實現(xiàn)自我修復(fù)的功能，也可以通過受體配體結(jié)合實現(xiàn)不同細胞間的物質(zhì)交換。由于傳統(tǒng)方法無法對單個細胞成像，因此細胞間相互作用的方式一直缺乏直觀有效地證據(jù)。在2009年4月16日，David Sancho等人在Nature上發(fā)表了一篇題為“Identification of a dendritic cell receptor that couples sensing of necrosis to immunity”的文章，成功的證實了樹突狀細胞通過SKY耦合C型凝集素受體CLEC9A識別并吞噬壞死細胞，并且采用量化成像流式技術(shù)識別并量化統(tǒng)計的細胞吞噬的情況。

 

 

 

 

除了免疫細胞的吞噬之外，細胞間的相互作用還包括不同細胞通過配體受體的結(jié)合進行細胞間的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)。最常見的是獲得性免疫反應(yīng)中，T淋巴細胞與抗原遞呈細胞之間免疫突觸的形成。在正常細胞中，與免疫突觸形成相關(guān)的蛋白淋巴細胞功能相關(guān)抗原-1（LFA-1），細胞表面抗原CD3，以及F-actin均勻分布在細胞表面；而當(dāng)免疫突出形成時，這些蛋白在兩個細胞接觸的位置發(fā)生凝集。正是根據(jù)這一機制，2009年，Babak H. Hosseini等人成功的使用成像流式技術(shù)檢測到HEL多肽處理細胞可以促進免疫突觸的形成，并將科研成果發(fā)表在PNAS上。由此也證明成像流式在檢測免疫突觸形成中獨有的優(yōu)勢。

 

 

 

 

自噬是細胞在演變進化的過程中保留下來的一個分解代謝過程，其主要是將胞漿內(nèi)的物質(zhì)運輸?shù)饺苊阁w內(nèi)進而被分解代謝，藉此實現(xiàn)細胞本身的代謝需要和某些細胞器的更新。研究自噬的傳統(tǒng)方法主要是通過熒光顯微鏡或者共聚焦觀察自噬小體/自噬溶酶體的形成。由于顯微鏡的視野限制，無法進行高通量樣本或者混合細胞樣本，比如臨床血液樣本進行分析。2012年，Kanchan Phadwal等人在《Autography》發(fā)表題為“A novel method for autophagy detection in primary cells”使用量化成像流式技術(shù)對人血中白細胞旳自噬進行了量化分析，并且通過對原代細胞和細胞系自噬的相關(guān)基因的研究，證實了T體細胞的自噬活性明顯高于B細胞，而隨著DNA損傷水平的升高CD8+ T細胞的自噬明顯下降。從而為隨著年齡的增長，免疫系統(tǒng)功能下降提供了合理的解釋。

 

 

 

新型抗腫瘤藥一直都是各大藥企的研發(fā)重點。目前臨床使用的抗癌藥物大多數(shù)為化學(xué)藥，這類藥物由于靶向性差導(dǎo)致患者常常會出現(xiàn)嚴重的不良反應(yīng)以及耐藥性。盡管藥企投入了大量的人力物力，但是不得不承認傳統(tǒng)化學(xué)類抗腫瘤藥物的研發(fā)遇到了瓶頸。越來越多的科研人員把目光投向了免疫治療，因此嵌合抗原受體T細胞免疫療法（CAR-T）成為科研界的“寵兒”。不幸的是腫瘤表達的大多數(shù)抗原不具備腫瘤特異性，因此大多數(shù)的CAR都以腫瘤相關(guān)性抗原作為靶點，但這往往會導(dǎo)致“脫靶”的可能性。同時對于相關(guān)的抗原選擇也需要選擇細胞表面抗原，以避免CAR-T脫靶的可能。因此尋找腫瘤特異性的細胞表面抗原成為CAR-T研究的關(guān)鍵。Bryan W. Day等人發(fā)現(xiàn)受體酪氨酸激酶在多形性膠質(zhì)母細胞瘤（GBM）病人中EphA3過表達并且通過調(diào)節(jié)有絲分裂原激活蛋白激酶信號通路減少腫瘤細胞的分化。幸運的是，作者通過量化成像流式技術(shù)檢測到EphA3為細胞膜蛋白，這一發(fā)現(xiàn)為后續(xù)的CAR-T研究提供了潛在的治療靶點。

 

盡管傳統(tǒng)化學(xué)類抗腫瘤藥物的研發(fā)遇到了瓶頸，但是由于化學(xué)修飾相對簡單方便，并且經(jīng)化學(xué)修飾過的抗原抗體特異性和親和力都會有所提高；因此，在CAR-T的研究中化學(xué)修飾依舊有著很大的應(yīng)用潛力。耶魯大學(xué)的Patrick J. McEnaney等人設(shè)計合成了一類被稱為“synthetic antibody mimics targeting prostate cancer (SyAM-P)”的化合物，這類中等分子量（~ 7000 Da）的化合物同時具有抗體的結(jié)合與效應(yīng)能力，因此可以有效的將免疫細胞和前列腺癌細胞特異性地結(jié)合在一起，從而增強免疫細胞對癌細胞的特異性識別和吞噬。這一發(fā)現(xiàn)于2014年12月16日發(fā)表在化學(xué)類的權(quán)威雜志JACS上，為CAR-T的研究提供了新思路。

 

 

 

 

 

參考文獻：

1. Sancho, D., et al., Identification of a dendritic cell receptor that couples sensing of necrosis to immunity. Nature, 2009. 458(7240): 899-903

2. Hosseini, B.H., et al., Immune synapse formation determines interaction forces between T cells and antigen-presenting cells measured by atomic force microscopy. Proc Natl Acad Sci USA, 2009. 106(42): 17852-7

3. Phadwal, K., et al., A novel method for autophagy detection in primary cells. Autophagy, 2012. 8(4): 677-689

4. Day, B.W., et al., EphA3 Maintains Tumorigenicity and Is a Therapeutic Target in Glioblastoma Multiforme. Cancer Cell, 2013. 23(2): 238-248

5. Bezbradica J.S., et al. A role for the ITAM signaling module in specifying cytokine-receptor functions. Nature Communication, 2014. 15(4): 333-342

6. McEnaney P.J. et al. Chemically Synthesized Molecules with the Targeting and Effector Functions of Antibodies. JACS, 2014. 136: 18034 - 18043.

 

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