Eine immunologische test bekannt als „tetramer-assay“ kann den Nachweis und die Quantifizierung der T-Zellen in einer Blutprobe, die in der Lage sind zu erkennen, ein bestimmtes antigen, wie z.B. ein virales protein. Die Herstellung molekularer Sonden benötigt für diese Art von assay, jedoch, war schon immer ein schwieriger und zeitraubender Prozess.
Nun, ein team von Forschern an der UC Santa Cruz hat eine Methode entwickelt, um Bibliotheken erstellen, die von Sonden für high-throughput -, large-scale-assessments der T-Zell-Repertoire in Blut-Proben. Der neue Ansatz, beschrieben in einem Papier veröffentlicht April 20, die in Nature Communications, eröffnet neue Möglichkeiten für die immunologische Forschung, die Entwicklung von Krebs-Immuntherapien, und die Beurteilung der Immunantwort von Patienten mit viralen Infektionen, einschließlich COVID-19.
„Jede person, die in dem Gebiet weiß, wie mühsam es ist, um die Sonden für diese assays,“ sagte entsprechenden Autor Nikolaos Sgourakis, assistant professor für Chemie und Biochemie an der UC Santa Cruz. „Mit herkömmlichen Methoden, brauchen Sie etwa eine Woche, um eine einzige Peptid-Komplex, aber jetzt können wir eine Platte von 100 in einem Tag.“
T-Zellen spielen eine zentrale Rolle im Immunsystem, komplementäre Antikörper (produziert von B-Zellen). Antikörper erkennen und binden an Antigene (fremde Proteine) im Blut und anderen Körperflüssigkeiten, während T-Zellen nur binden an Antigene angezeigt, die auf der Oberfläche von Zellen im Körper, wodurch das Immunsystem zu erkennen infizierte oder Krebszellen.
Dieser Unterschied macht-Antikörper-tests relativ einfach-und T-Zell-assays eine wesentlich größere Herausforderung. Bau einer Sonde zur Erkennung eines spezifischen T-Zell-rezeptor, wird das entsprechende antigen muss eingebunden werden in eine molekulare komplexe, die imitiert die Art und Weise Antigene, die angezeigt werden auf der Zelloberfläche, gebunden an major histocompatibility complex (MHC) – Proteine. Sgourakis wurde untersucht, wie protein-Fragmente ausgewählt und gebunden an MHC-Proteine in den Zellen, und die neue Methode baut in seinem Labor Entdeckungen über die Rolle der „molekularen chaperone“ in diesem Prozess.
„Molekulare chaperone sind von der Natur zum laden von MHC-Proteinen mit Peptiden in die Zelle, so haben wir unsere Lieblings-Chaperon und repurposed es,“ Sgourakis sagte.
Seine frühere Forschung hatte gezeigt, dass das Chaperon Auswerfen zu können Antigene, die eine geringe Affinität für den MHC-protein, sicherzustellen, dass es bindet nur die mit hoher Affinität Antigene, die angezeigt werden können auf der Oberfläche der Zelle in die richtige Konformation zur Aktivierung eines T-Zell-Antwort. So Sgourakis entwickelt, ein „Platzhalter“ – Peptid zur Verwendung in der Herstellung großer Mengen von pre-beladenen MHC-komplexe. Bei Inkubation mit einer hochaffinen antigen, wird der Platzhalter ersetzt wird, und diese Reaktion kann durchgeführt werden, parallel mit einer großen Anzahl von Antigenen, die in einem high-throughput-system.
„Es ist ein Multiplikator, ermöglichen uns die Durchführung dieser Reaktionen bei hohen Durchsatz“, Sgourakis, sagte. „Viele Gruppen beschäftigen sich mit ähnlichen Methoden, alle haben Ihre vor-und Nachteile. Diese Technologie hat den Vorteil der Verwendung des gleichen Systems, die Zellen verwenden, natürlich, und wir können es kombinieren sich sehr elegant mit bestehenden Einzel-Zell-Analyse-tools.“
Diese Arbeit geschah in enger Zusammenarbeit mit Forschern der New York Genome Center und die University of Pennsylvania ’s Children‘ s Hospital und der Perelman School of Medicine. Die Forscher angefangen, die neue Methode zu entwickeln, die Bibliotheken der Sonden für die Beurteilung der T-Zell-Antworten zu Neuroblastom und Gestaltung Krebs-Immuntherapien.
Dann kam COVID-19, und das team begann die Erforschung Möglichkeiten zur Anwendung der neuen Technologie zur Bewältigung der Herausforderungen des neuartigen Corona-Virus bestätigt. Mit einer viralen Infektion, es gibt viele verschiedene Fragmente der viralen Proteine, die eine Zelle infiziert, können display, und es ist wichtig zu bestimmen, welche dieser Peptide führt zu einer starken Immunantwort.
„Basierend auf dem Corona-Virus-Genom, können wir Vorhersagen, alle möglichen Peptide, synthetisieren Sie, laden Sie Sie auf MHC-tetrameren, und eine „fishing expedition“ zu finden, welche sind anerkannt durch die T-Zellen in Blutproben von Patienten,“ Sgourakis erklärt. „Bestimmte Peptide sind immunodominant—Sie Steuern die Immunabwehr—und diese sind die, die wir wollen, zu entdecken, so können wir potenziell Verwendung in einem Impfstoff.“
Dieser Ansatz kann auch verwendet werden, um zu vergleichen, die T-Zell-rezeptor-repertoires in verschiedenen Kohorten von Patienten. Wie Menschen im Alter, deren repertoire von T-Zellen abnimmt, was sich in einer verminderten Fähigkeit zur Aktivierung einer Immunantwort auf eine neuartige Bedrohung. Dies kann sein, warum ältere Menschen anfälliger für COVID-19.