應用單細胞基因表達研究艾滋病疫苗在細胞水平上的反應差異
Lukas Flatz博士分享Biomark系統如何促成他研究中的新發現
Fluidigm 技術應用
Fluidigm 技術應用
· 單細胞基因表達
· BioMark系統
· 96.96整合微流體動態芯片
文中提到的研究是Lukas Flatz博士在美國國家衛生研究院做博士后時所進行的工作。他現在是瑞士洛桑醫院大學皮膚科的醫生和研究員。
簡介
美國疫苗研究中心隸屬美國國家衛生研究院（NIH）的國家過敏及傳染疾病研究所，它的任務是研究開發針對人類疾病的有效疫苗。在NIH做博士后工作期間，Lukas Flatz博士在美國國家科學研究院學報（Proceedings of the National Academy of Sciences）上發表了一篇關于艾滋病疫苗細胞內反應的文章（Single-cell gene-expression profiling reveals qualitatively distinct CD8 T cells elicited by different gene-based vaccines）。他目前在洛桑大學皮膚科研究T細胞在皮膚疾病中的作用。
挑戰
CD8 T細胞已知是在免疫接種后提供對一些病原體的免疫保護。但這種保護取決于不同疫苗所引起的細胞免疫應答的異質性和復雜性。
Flatz博士使用傳統的基因表達分析方法開始他的研究課題。 他和同事首先給老鼠注射3中不同的疫苗，3周以后他們從小鼠中提取脾細胞，利用P6多肽有節率地處理細胞，細胞內染色細胞因子IFN-y、TNF-a和IL2。這些分析方法的結果證明CD8 T細胞在3種疫苗作用下的細胞因子功能都很相近。下一步，他們利用微芯片技術更進一步地研究這些細胞，開始發現細胞對不同疫苗反應的一些差異。
“我們于是提取了一個問題：我們怎樣才能分辨密切相關的免疫反應之間的差異？”他說。就在這時他們找到了Fluidigm公司的技術。
“非常有趣的是，當我們應用Fluidigm公司的Biomark技術來檢測多達96個不同基因時，我們可以真正看到顯著的差異”，他說。
解決方案
通過他們的實驗，這些研究人員從單細胞中確定了以前無法辨別的CD8 T細胞的亞群，證明它們是由不同的疫苗誘導而成的。
最終這個研究組發現，T細胞的亞群可以根據它們的Eomes, Cxcr3, Ccr7, or Klrk1, Klrg1, and Ccr5基因在中央記憶細胞(CM)和效應記憶細胞(EM)中的基因表達情況來定義。
正如文中討論部分總結的：“在這個研究中，分析單細胞中的基因轉錄可以定量地分辨CD8 T細胞對不同疫苗的應答反應，這是用傳統檢測方法無法解決的。這種分析用在臨床藥效實驗和非人靈長類動物的研究中可以鑒定這些研究中保護性免疫的相關性。”
“非常有趣的是，當我們應用Fluidigm公司的Biomark技術來檢測多達96個不同基因時，我們可以真正看到顯著的差異” -Lukas Flatz 博士
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技術優勢
Flatz博士表示在皮膚學研究中單細胞基因表達分析可以提供很多技術優勢。
“在研究人類疾病時往往不能得到你所要的那么多的皮膚樣本，如果取走過多組織材料，病人會留下疤痕并會造成傷害。如果使用傳統的流式細胞法則需要大量的材料，而且大多時候只能檢測15-20個參數。使用Biomark技術你可以在每一個細胞中檢測多達96個參數，這就提供了很多機會來同時檢測多個基因轉錄因子、蛋白表達等。所以這種方法解決了樣品材料限制的問題，使我們獲得很高的分辨率。我們希望找到和特異皮膚疾病如牛皮癬中有關的CD4和CD8細胞群，也可以預測應用到紅斑狼瘡、濕疹或其他在皮膚病常見的免疫反應疾病中。這可以幫助我們了解這些疾病，并可能把他們重新劃分成不同亞群，最終鑒定新的治療靶標……我們可以從一個細胞中獲得比用以前的技術更多的信息。”
簡歷
Lukas Flatz博士在瑞士伯恩大學獲得醫學博士學位，一直從事免疫及皮膚學的臨床及科研工作。目前擔任瑞士洛桑醫院大學皮膚科的研究員和醫生，之前他擔任過伯恩大學傳染病研究所資深科學家。在美國國家衛生研究院疫苗研究所病毒實驗室、瑞士日內瓦大學病理學及免疫學研究所、瑞士蘇黎世醫院大學實驗免疫研究所等單位從事過博士后工作。
“使用Biomark技術你可以在每一個細胞中檢測多達96個參數……我們可以從一個細胞中獲得比用以前的技術更多的信息”-Flatz博士
引文
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