T-Zellen sind das Immunsystem Soldaten an der Front im Kampf gegen eindringende Krankheitserreger, die versuchen, die Krankheiten verursachen. Eine neue Studie veröffentlichte in der Natur Biomedical Engineering beschreibt ein neuartiges label-free imaging-Technik, die unterscheiden können, aktiv T-Zellen, von denen aus Pflicht.
Die Methode könnte helfen, die Bewertung der T-Zell-Beteiligung an Immuntherapien zur Behandlung von Krebs oder Autoimmunerkrankungen.
„T-Zellen haben einen Stoffwechsel Umschalten, der regelt Ihre Tätigkeit“, sagt Melissa Skala, principal investigator am Morgridge-Institut und associate professor für biomedizinische Technik an der UW-Madison. In einem gesunden Individuum, sind die meisten T-Zellen in einem ruhenden Zustand sind Sie inaktiv, aber bereit und warten auf das signal zum Beitritt in eine aktive Bekämpfung gegen einen eindringenden virus oder Bakterium.
„Wir wollten testen, ob unsere imaging-Technologie könnte sagen, der Unterschied zwischen den ruhenden T-Zellen und aktivierten T-Zellen,“ sagt Alexandra Walsh, ehemals Assistent Wissenschaftler am Morgridge-Institut, der jetzt ein Assistenzprofessor der biomedizinischen Technik an der Texas A&M Universität.
Die meisten Methoden für die Charakterisierung von T-Zellen sind Antikörper-basierten, wie Durchflusszytometrie oder Immunhistochemie. Diese erfordern Färbung mit Antikörpern oder Kontrastmittel, ein Prozess, der zerstört die Zellen.
Alternativ Walsh und Skala s-Methode erkennt Autofluoreszenz von Molekülen innerhalb der Zelle, die natürlich emittieren Licht, wenn abgebildet mit einem Mikroskop gekoppelt mit einem Infrarot-laser. Dieses label-freien Prozess ist nicht schädlich und wirken sich nicht auf das Verhalten der Zelle. Die Technik angepasst werden können, um image-Zellen in einem Teller oder Schüssel, Gewebeproben oder auch in-vivo-Bildgebung eines vollständigen Organismus.
„Es ist super Roman,“ die Skala sagt. „Die meisten Menschen sind nicht mit diesen Techniken Sie nicht sehen, eine Menge von Autofluoreszenz Untersuchungen in der Immunologie.“
Überprüfen Ihr Konzept, das die Wissenschaftler die Blutproben von gesunden Spendern isoliert, die T-Zellen, und die gemessenen Autofluoreszenz NAD(P)H und FAD, zwei Moleküle beteiligt sind, die in den zellulären Stoffwechsel.
„Wir hielten einige der T-Zellen in Ihrem Ruhezustand, und dann haben wir Hinzugefügt-Antikörper zu einer Gruppe, um Sie zu aktivieren“, sagt Walsh.
Bilder von den ruhenden Zellen gegenüber aktivierten Zellen ergab Unterschiede in der metabolischen Funktion, und zwar vor allem durch eine Veränderung in der NAD(P)H-Autofluoreszenz in der aktivierten T Zell-Populationen. Sie beobachteten auch, dass die aktiven T-Zellen waren etwas größer in der Größe als in ruhenden Zellen.
Der Aktivierungs-Protokoll-und imaging-Funktionen nützlich sein wird für die Herstellung der CAR-T-Zellen in der Immuntherapie, sagt Skala. Diese re-engineered T-Zellen sind oft co-kultiviert mit anderen Zellen, wie Krebszellen, zu testen Ihre Reaktionsfähigkeit.
Jedoch, mit zusätzlichen harten Reagenzien oder Antikörper-Etiketten zur weiteren Charakterisierung der T-Zelle ist ein Engpass für die CAR-T-Zell-Hersteller. Die autofluoreszierenden Ansatz bietet eine attraktive Möglichkeit für die Durchführung dieser Experimente durch Bildgebung die gleichen Zellen in mehreren timepoints in einer Weise, die nicht schädlich sind.
„Wir haben gezeigt, dass Sie beheben können zeitliche Veränderungen mit unseren imaging-Technik“, sagt Walsh. „Wir waren in der Lage, um zu sehen, änderungen in der imaging endpoints innerhalb von Minuten nach dem hinzufügen der Aktivierung der Antikörper.“
Walsh fügt hinzu, dass es schwierig sein würde, um zu sehen, diese dynamischen Veränderungen mit Hilfe der Durchflusszytometrie, da die Zeit, die erforderlich ist für die Färbung und Inkubation die es schwierig machen, zu erfassen, mehrere timepoints.
Die Skala lab plant weiterhin diese Linie der Untersuchung, um besser zu verstehen, wie ein Krebs-Patienten-T-Zellen reagieren könnte als der tumor wächst oder wie Sie behandelt sind mit Immuntherapien.
„Diese Technologien könnten uns etwas darüber sagen, Tumoren oder über die T-Zell-Fertigung, die wir nicht kennen“, ergänzt Skala, „denn bisher hatten wir nicht die Methoden zur überwachung der T-Zell-Verhalten im Laufe der Zeit.
Während diese neue Technik bietet viele Vorteile gegenüber traditionellen Methoden, gibt es immer noch Einschränkungen. Zum einen Autofluoreszenz-imaging ist nicht sehr empfindlich.
„Wir sind nicht angewiesen auf wirklich bestimmte labels, wir verlassen uns auf den Stoffwechsel der Zellen“, Skala sagt. „Das ist nur erhalten Sie so weit in die Differenzierung der Zelltypen.“
Darüber hinaus werden die Technik nur von erfahrenen Personen durchzuführen, die mikroskopische Bildgebung und Analyse der Daten, sagt Walsh.
Die Skala lab arbeitet an der Entwicklung eines Prototypen nehmen Sie die imaging-Fähigkeit, Ihre großflächige Mikroskop und übersetzen es in eine „box-size“ – system.