Tehnologia CIPHER-seq dezvăluie comunicarea între celulele imune în timpul tratamentului
O nouă tehnologie de tip single-cell oferă cercetătorilor o perspectivă clară asupra comportamentului celulelor imune, capturând nu doar intențiile genetice, ci și activitatea în timp real.
Prin măsurarea simultană a ARN-ului și proteinelor, aceasta dezvăluie activitatea citokinelor cu o acuratețe mai mare, consolidând baza pentru înțelegerea cancerului, inflamației și rezistenței la tratament. Publicate în ediția din 8 aprilie a Scientific Reports, descoperirile ar putea îmbunătăți designul imunoterapiei și predicțiile privind răspunsul pacienților.
Cercetătorii de la Sylvester Comprehensive Cancer Center, parte a Universității din Miami Miller School of Medicine, împreună cu colaboratori de la Universitatea din California, San Francisco, și de la Helen Diller Family Comprehensive Cancer Center, au dezvoltat CIPHER-seq, o metodă care permite măsurarea simultană a ARN-ului și proteinelor în aceeași celulă imună, oferind o imagine mai completă a răspunsurilor imune.
ARN-ul ne oferă indicii despre direcția în care se îndreaptă o celulă. Proteinele ne arată unde ajunge, de fapt, iar această imagine mai clară ar putea ajuta oamenii de știință să dezvolte imunoterapii mai eficiente și să prevadă care pacienți au cele mai mari șanse de a beneficia de acestea.
„În celulele imune, ARN-ul și proteina nu cresc și nu scad întotdeauna împreună”, a declarat Emiliano Cocco, Ph.D., Miller School assistant professor of biochemistry and molecular biology.
Această discrepanță nu este o eroare. Este biologie. ARN-ul poate apărea rapid și poate dispărea la fel de repede, în timp ce proteinele necesită timp pentru a se acumula și pot persista mai mult. Studiul exclusiv al ARN-ului poate omite acest aspect al temporizării, a adăugat Cocco.
CIPHER-seq, acronimul pentru Cytokine Intracellular Protein High-throughput Expression with RNA sequencing, a fost creat pentru a acoperi această lacună. Metoda permite cercetătorilor să conserve delicat celulele, permițându-le să măsoare simultan mai multe straturi de informații.
Dintr-o singură celulă imună, CIPHER-seq captează:
- ARN din întreaga genă
- Proteine pe suprafața celulei
- Proteine din interiorul celulei
- Citochine blocate în interior înainte de a fi eliberate
Aceasta creează o imagine mai completă și mai fiabilă a activității imune.
O provocare în studiul celulelor este că procesul în sine poate provoca stres. Unele metode existente dăunează celulelor în timpul pregătirii, declanșând răspunsuri artificiale de stres care distorsionează rezultatele.
Cercetătorii au descoperit că CIPHER-seq cauzează mult mai puțin stres celular comparativ cu metodele standard. Celulele procesate cu alte metode au arătat semne de deteriorare, în special în mitocondrii – centrele energetice ale celulei. Aceste semnale de stres pot interfera cu măsurătorile precise, făcând mai dificilă distingerea comportamentului imunitar real de artefactele tehnice.
„Am dorit o metodă care să permită celulelor să rămână cât mai aproape de starea lor naturală”, a declarat Taylor, a member of Sylvester’s Translational and Clinical Oncology Program and The Pap Corps Endowed Professor in Leukemia.
Pentru a testa platforma, cercetătorii au activat celulele imune și au urmărit răspunsurile acestora. CIPHER-seq a capturat clar creșterile în citokine cheie, inclusiv interferon-gamma și factorul de necroză tumorală – căi de semnalizare cunoscute pentru rolurile importante în apărarea imunitară și biologia cancerului. La fel de important, tehnologia a arătat când au apărut aceste semnale.
Folosind o abordare computațională care ordonează celulele pe o linie temporală a activării, cercetătorii au descoperit că semnalele ARN au crescut mai întâi, urmate la scurt timp de nivelurile proteinelor. Întârzierea a fost mică, dar constantă.
„E ca și cum am vedea planul înainte de acțiune”, a spus Avni Bhalgat, Ph.D. „Citochinele ajută la determinarea dacă celulele imune atacă cancerul, îl ignoră sau chiar ajută tumorile să crească. Înțelegerea modului și când celulele imune produc aceste semnale este esențială.”
Când atât ARN-ul, cât și proteina sunt măsurate simultan, CIPHER-seq permite cercetătorilor să urmărească răspunsurile imune pas cu pas, mai degrabă decât să se bazeze pe un singur strat de date, a explicat Taylor, oferind astfel o bază mai solidă pentru studierea cancerului, inflamației și rezistenței la tratament.
„Platforma ne ajută să trecem dincolo de inferențe și să înțelegem cum se desfășoară cu adevărat răspunsurile imune, celulă cu celulă”, a spus el.
