免疫學(xué)單細(xì)胞研究新技術(shù)
人體的免疫系統(tǒng)是一個(gè)非常龐大，而且非常分散、各自為政（decentralized）的守衛(wèi)大軍。盡管有數(shù)十億分工明確的免疫細(xì)胞不停地守護(hù)著人體的安全，但是我們很難明確指出，在某個(gè)時(shí)刻、某個(gè)地方，哪個(gè)免疫細(xì)胞在執(zhí)行什么任務(wù)。隨著蛋白質(zhì)組學(xué)技術(shù)和基因組學(xué)技術(shù)的發(fā)展，科研人員也在不斷加深他們對(duì)人體免疫系統(tǒng)的認(rèn)識(shí)和了解。研究人體免疫系統(tǒng)是一個(gè)非常龐大的工程，這項(xiàng)工作產(chǎn)生的數(shù)據(jù)量將會(huì)是人類基因組計(jì)劃（Human Genome Project）數(shù)據(jù)量的1000億倍。
數(shù)十年來(lái)，免疫學(xué)家主要依靠流式細(xì)胞技術(shù)（flow cytometry）開展免疫學(xué)研究，并通過(guò)不同的熒光標(biāo)簽對(duì)細(xì)胞進(jìn)行標(biāo)記和研究。近8、9年來(lái)，該領(lǐng)域又興起了質(zhì)譜流式細(xì)胞技術(shù)（mass cytometry，又名CyTOF）。該技術(shù)主要利用金屬離子對(duì)細(xì)胞進(jìn)行標(biāo)記，它為科研人員提供了更多與腫瘤、結(jié)核和瘧疾等病理狀態(tài)下的免疫反應(yīng)有關(guān)的信息。
可是，這些技術(shù)也只能一窺皮毛，無(wú)法真正了解T細(xì)胞和B細(xì)胞的詳細(xì)工作情況。據(jù)美國(guó)紐約斯隆凱特琳癌癥中心（Memorial Sloan Kettering Cancer Center in New York City）的分子生物學(xué)家Jennifer Sims介紹，由于這些細(xì)胞都會(huì)表達(dá)*的蛋白質(zhì)分子，比如T細(xì)胞受體和B細(xì)胞受體，所以也能地識(shí)別特異性的靶標(biāo)，并做出相應(yīng)的反應(yīng)，而且這一系列生理過(guò)程還都在不斷的進(jìn)化之中。免疫細(xì)胞可以說(shuō)是人體內(nèi)“有個(gè)性”的細(xì)胞了。
這些細(xì)胞表面受體能夠識(shí)別各種病原體和腫瘤細(xì)胞表達(dá)的各種特異性的分子和抗原。一旦受體偵測(cè)到有害的抗原，它們就會(huì)激活免疫細(xì)胞，使其增殖，并且轉(zhuǎn)移到有害物質(zhì)所在位置，發(fā)動(dòng)免疫攻擊。每一個(gè)受體都是由免疫細(xì)胞內(nèi)大量的基因重排之后編碼而成的。上個(gè)月，美國(guó)芝加哥市召開了美國(guó)癌癥研究學(xué)會(huì)（American Association for Cancer Research），其中有一個(gè)分會(huì)場(chǎng)就是專門討論T細(xì)胞分析技術(shù)的。在我們一生中，這些與疾病斗爭(zhēng)的免疫細(xì)胞可以表達(dá)出1020個(gè)不同的受體，Sims就是這個(gè)專場(chǎng)的主席。
科研人員希望通過(guò)對(duì)這些受體（包括B細(xì)胞受體）的研究能揭開人體免疫系統(tǒng)進(jìn)化，以及對(duì)抗疾病之謎。可是流式細(xì)胞技術(shù)只能獲得非常粗淺的信息，比如哪些細(xì)胞增多了，哪些細(xì)胞變少了，而免疫受體分析技術(shù)（immune-receptor profiling method）則可以明確指出哪一些細(xì)胞克隆參與了免疫反應(yīng)。據(jù)美國(guó)麻省理工學(xué)院（Massachusetts Institute of Technology, MIT）的化學(xué)物理學(xué)家Alex Shalek介紹，科研人員為了研究這些特化的受體，以及進(jìn)一步提高單細(xì)胞分析技術(shù)，又開發(fā)出了一大批以測(cè)序?yàn)榛A(chǔ)的研究手段。Shalek自己的實(shí)驗(yàn)室也開發(fā)了一系列的工具，來(lái)研究這些免疫細(xì)胞在正常和病理狀態(tài)下，彼此之間是如何相互作用的。Shalek設(shè)想，正如DNA僅僅依靠ATGC這四個(gè)“字母”就可以編碼出大量的基因，從理論上來(lái)說(shuō)，如果利用特異性的DNA小片段對(duì)抗體進(jìn)行標(biāo)記，也可以標(biāo)記無(wú)數(shù)抗體蛋白。
而且，這些試驗(yàn)技術(shù)還可以極大地豐富免疫學(xué)的研究手段，比如科研人員就可以借此開展轉(zhuǎn)錄組學(xué)研究工作等。雖然目前這些技術(shù)還不如流式細(xì)胞技術(shù)那么完善和成熟，但是這些以測(cè)序技術(shù)為基礎(chǔ)的研究手段可以在任何一個(gè)有測(cè)序儀的實(shí)驗(yàn)室開展，也可以在醫(yī)院、診所里使用。未來(lái)隨著測(cè)序儀的小型化和便攜化，還可以在更多的地方得到應(yīng)用?？蒲腥藛T現(xiàn)在至少有6種商業(yè)化的系統(tǒng)可以選擇，也可以設(shè)計(jì)適合自己需要的試驗(yàn)方法，來(lái)研究單個(gè)免疫細(xì)胞里的RNA和蛋白質(zhì)，將隱藏在這些RNA和蛋白質(zhì)里的秘密破譯成DNA測(cè)序儀可以輕而易舉解讀的“明碼文件”。
Sims認(rèn)為，綜上所述，這些新技術(shù)都可以幫助科研人員用更精細(xì)的手段去認(rèn)識(shí)不同免疫細(xì)胞在不同病理微環(huán)境下的活動(dòng)和作用。
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