麻省理工学院：识别引发某些过敏或感染的T细胞

麻省理工学院的研究人员开发了一种分离与不同靶标结合的T细胞，并对其RNA进行测序的方法。

当您的免疫系统接触疫苗，过敏原或传染性微生物时，可以识别外来入侵者的T细胞子集就会起作用。这些T细胞中的一些被灌注以杀死被感染的细胞，而另一些则充当在全身循环的记忆细胞，以防万一入侵者再次出现。

麻省理工学院的研究人员现在已经设计出一种方法，用于鉴定具有特定靶标的T细胞，成为高通量单细胞RNA测序的过程的一部分。这种方法可以揭示T细胞的独特功能，以确定它们在给定时间打开哪些基因。在一项新研究中，研究人员使用该技术来鉴定产生花生过敏患者中可见的炎症的T细胞。

研究人员正在使用这种方法来研究患者的T细胞对口服花生米过敏性免疫疗法的反应，这可以帮助他们确定该疗法是否对特定患者有效。此类研究还可以帮助指导研究人员开发和测试新疗法。

雷蒙德·A·克里斯托弗·洛夫(J. Christopher Love)和海伦·圣·洛朗(Helen E. St. Laurent)化学工程教授，也是麻省理工学院科赫综合癌症研究所的成员谈到，“食物过敏症影响了大约5%的人口，除避免饮食外，没有真正的明确临床干预措施，这可能给家庭和患者本身造成很大的压力，了解引起这些反应的根本生物学是一个非常关键的问题。”

提取信息

研究人员的新方法建立在他们先前开发的技术之上，该技术可以在大量细胞上快速执行单细胞RNA测序。通过对信使RNA进行测序，科学家可以发现在给定时间表达的基因，从而使他们洞悉单个细胞的功能。

在T细胞等免疫细胞上进行RNA测序非常令人感兴趣，因为T细胞在免疫反应中具有许多不同的作用。但是，以前的测序研究无法确定对特定靶标或抗原有反应的T细胞群体，而T细胞是由T细胞受体(TCR)的序列决定的。这是因为单细胞RNA测序通常仅标记和测序每个RNA分子的一个末端，并且T细胞受体基因的大部分变异都位于该分子的相对末端，而没有被测序。

很长一段时间以来，人们一直在用这种方法描述T细胞及其转录组，但没有关于这些细胞实际上具有哪种T细胞受体的信息。当该项目开始时，研究人员考虑如何尝试以不遮盖这些数据集的单细胞分辨率的方式从这些库中恢复信息，而不需要改变测序工作流程和平台。

在单个T细胞中，编码T细胞受体的RNA占不到细胞总RNA的1%，因此MIT小组提出了一种扩增这些特定RNA分子，然后将其从总样品中拉出的方法。它们可以完全排序。每个RNA分子都用条形码标记，以揭示它来自哪个细胞，因此研究人员可以将T细胞的靶标与其RNA表达方式进行匹配。这使他们能够确定哪些基因在靶向特定抗原的T细胞群体中具有活性。

沙莱克说：“要把T细胞的功能发挥作用，就必须了解它们试图识别的是什么。这种方法使您可以利用现有的单细胞RNA测序文库，并提取可能要表征的相关序列。从根本上讲，该方法是一种直接的策略，可提取隐藏在全基因组表达谱数据内的某些信息。”

研究人员说，该技术的另一个优点是它不需要昂贵的化学药品，它依赖于许多实验室已经拥有的设备，并且可以应用于许多先前处理过的样品。

过敏分析

在《自然免疫学》论文中，研究人员证明，在给小鼠接种了针对人乳头瘤病毒的疫苗后，他们可以使用该技术挑选出对人乳头瘤病毒有活性的小鼠T细胞。他们发现，尽管所有这些T细胞都与病毒发生了反应，但这些细胞具有不同的TCR，并且似乎处于不同的发育阶段，有些被激活以杀死被感染的细胞，而另一些则专注于生长和分裂。

然后研究人员分析了四名花生过敏患者的T细胞，将细胞暴露于花生过敏原后，他们能够鉴定出对那些过敏原具有活性的T细胞。他们还显示出T细胞的哪些子集是最活跃的，并发现了一些产生与过敏反应有关的炎性细胞因子。

“我们现在可以开始对数据进行分层，以揭示最重要的细胞，而以前我们仅凭RNA测序就无法鉴定出这些细胞。”

该实验室现在正在与马萨诸塞州总医院的研究人员合作，使用该技术来跟踪接受口服免疫疗法治疗花生过敏的人的免疫反应-该技术涉及消耗少量的过敏原，从而使免疫系统建立对它的耐受性。

在临床试验中，该技术已显示对某些患者有效，但并非对所有患者有效。MIT / MGH小组希望他们的研究将有助于确定可用于预测哪些患者对治疗反应最佳的因素。

该策略还可用于帮助开发和监测针对癌症的免疫疗法，例如CAR-T细胞疗法，该疗法涉及对患者自身的T细胞进行编程以靶向肿瘤。Shalek的实验室还正在与MGH，MIT和哈佛大学Ragon研究所的合作者一起积极应用这项技术，以鉴定与艾滋病毒和肺结核等感染作斗争的T 细胞。