免疫细胞的基因组条形码跟踪器

来自加尔万医学研究所的研究人员开发出一种新方法，可以从患者自身的免疫系统中发现对癌细胞具有反应性的罕见免疫细胞。

获得专利的“RAGE-seq”方法使科学家能够首次跟踪免疫细胞在肿瘤组织内的进化情况，揭示了如何更好地武装免疫系统以靶向癌症的前所未有的见解。该技术可以比作条形码跟踪器，能够一次扫描来自数千个免疫细胞的详细信息。

“这种方法为我们提供了关于免疫细胞在人体中如何表现的最详细的观点，”Garvan研究所执行主任，已发表作品的共同高级作者Chris Goodnow教授说。“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癌症治疗方法。”

该方法由Garvan的Mandeep Singh博士(免疫基因组学实验室)和Ghamdan Al-Eryani(肿瘤进展实验室)开发，发表在Nature Communications杂志上。

罕见的免疫细胞“看到”癌症

我们的免疫系统有助于保护我们免受外来病原体的侵害，如细菌或病毒。但它通常对癌症的反应很差，这些癌症来自身体自身的细胞 - 通常很少有免疫细胞'认识到'它们会产生有效的免疫反应。

免疫细胞有许多不同的形式 - 它们在细胞表面混合和匹配不同类型的'受体'，监测细胞的环境。当免疫细胞的受体识别出潜在的危害时，细胞会复制以制造更多的自身拷贝，从而能够更有效地瞄准威胁。

“识别癌细胞的免疫细胞通常很少见，”Garvan肿瘤进展实验室负责人Alex Swarbrick副教授说。“我们必须对数千个细胞进行分类才能找到这些复制细胞，这些复制细胞可能仅构成肿瘤中存在的所有免疫细胞的一小部分。”

构建蜂窝条形码跟踪器

以前的方法使得从单细胞中读取编码免疫细胞受体的长链遗传输出(RNA)成为可能。但他们没有能力一次性分离肿瘤中存在的数千个细胞。

该研究的作者通过协调四种不同的基因组技术(Oxford Nanopore Technologies，10X Genomics，Illumina和CaptureSeq)开发了一种新方法。

他们首先开发了一种从单细胞中富集RNA的方法，靶向编码免疫细胞受体的RNA。然后他们开发了一种计算工具来准确读取免疫细胞受体的全长序列。

由序列生成的Repertoire和Gene Expression，或'RAGE-seq'方法与条形码跟踪器非常相似。通过同时“扫描”数千个细胞中的相关免疫细胞受体，它可以提供组织样品中免疫细胞如何相关的准确快照，以及哪些细胞可以有效地产生针对癌症的反应。

“这种高通量策略确实为更加详细地了解免疫反应的细胞动力学打开了大门，”Garvan的Kinghorn临床基因组学中心基因组技术小组负责人Martin Smith博士说。

在一项原理验证研究中，研究人员使用该方法从乳腺癌患者的肿瘤和相关淋巴结中取样7,138个细胞。该团队确定了两种组织中存在的许多相关细胞，并揭示了患者肿瘤内免疫反应的特定遗传特征。

疾病的新面貌

研究人员表示，能够找到并对这些免疫系统稀有细胞进行条形码编码，有能力指导基于个体的治疗策略。

免疫疗法是一种新兴的癌症疗法，旨在激活免疫系统以更好地针对癌症，但并非所有患者都能很好地应对，目前用于评估患者反应的方法给出了免疫细胞行为的不良快照。

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