免疫曲目

2017年7月19日

Nigel R. A. Beeley,Ph.D.

大多数脊椎动物内的免疫系统都具有先天性组分和自适应组分(1)。经常被认为是遗传的先天组分包括复杂的解剖学障碍与病原体以及细胞反应组成,并且通常准备好立即作用(2)。具有相对较长的响应时间并且通常被称为免疫再胃的自适应组分(3)由B细胞和T细胞产生,以帮助识别和反应各种外部损伤,例如病毒,细菌,蠕虫,寄生虫和相关的微生物,不受欢迎的化学品和毒素,以及修饰的“自我”细胞,如癌细胞。免疫再胃部有两个关键组分:免疫球蛋白(AKA抗体),由两个B细胞衍生的蛋白质构成,所谓的重链和轻链;并且由四种T细胞衍生的蛋白质构建的T细胞受体,标记的α,β,γ和δ,尽管只有α和β实际上可以改变(4)。

一些年前,免疫学中的一个主要问题是免疫系统如何从B细胞和T细胞受体上产生大量免疫球蛋白的大量曲线,其中受体是抗原结合的拓扑相当抗体的片段(5)。这是一个特别令人生畏的问题,因为当时,研究人员认为,DNA序列被固定并努力设想它们如何改变或修改,以产生估计最多10的潜在大量阵列11 免疫球蛋白和10的变异11 T细胞受体序列。这里有趣的是,这种信念或教条不应该与“分子生物学中央教条”混淆,这是一个受到尊敬的英国研究员,弗朗西斯克里克(6)尊敬的英语选择的持久榜样。答案是现在称为v(d)j重组(7)的答案是,生成抗体多样性的潜在遗传原则以及1987年(8)(8)授予Susumu Tonegawa授予诺贝尔生理学或医学奖。重链基因含有三种不同类型基因段的多个拷贝,其定义抗体的变量(CDR)区域。人免疫球蛋白重链区域含有2个常数(c)和44个变量(v)基因段,以及27个多样性(d)和6个连接(j)基因段。轻链还具有类似的一组C,V和J段,但缺乏DNA重新排列允许产生大约3×10的产生11 组合,一个每B细胞,虽然有些因自抗性而被移除。 T细胞受体基因具有类似的一组相似的C,V,D和J基因段,其可以以类似的方式进行重排,以产生T细胞受体(1)的文库,(7)。

当检查这些活动的终点时,可观察到的循环抗体的数量通常是较小的数量,在1,000中,也是可观察到的T细胞受体的数量。这是因为体细胞(有时称为亲和力)成熟(9),成熟途径可以通过几千抗体变体,直到达到少数抗体的终点,该抗体具有所需的亲和力和选择性,以有效地打击原始侮辱的原始侮辱踢掉了免疫反应。下一代基因测序方法最近在研究免疫曲目方面变得非常宝贵,这主要是由于在典型的霰弹枪测序方案中获得的DNA序列的读取长度的增加。读取长度越长,缩短成熟路径的越鞋更容易。短的读取长度低于250个基质,几乎不可能弄清楚少数氨基酸变化发生在恒定地区的基本相同的背景下。

概念说明的证据是几年前NIH疫苗研究组进行的一些抗HIV抗体工作。艾滋病毒感染的世界有少数人,遍布全球100个,称为长期非投手(10),那些已达到30岁或以上的艾滋病毒阳性的人,但从未进入过全面的艾滋病,而且,从未治疗过艾滋病毒感染治疗。这些长期非进展的血液和组织样本对医学界非常感兴趣,因为它们可能导致对艾滋病毒的新颖和改进的治疗方法以及有助于疫苗设计。从血液中分离免疫球蛋白级分的典型方法,然后鉴定单个抗体是众所周知的,需要多个大样品,并且20年进展缓慢。最近在NIH中,使用具有抗原诱捕的HIV-1封套糖蛋白的精细诱捕实验,从非进化器中分离出三个宽度中和抗体(VCR01,VCR02和VCR03),然后通过捕获的单独B细胞的免疫球蛋白基因表达(11 )。然后,他们开始使用第一代Roche 454 PyroSquencing来实现类似的最终结果“de novo”,与定制生物信息套件相结合,推动其测序长度的能力的限制,以阐明重链和轻链成熟途径然后缝合重链和轻链,得到少量免疫球蛋白序列(在计算机中),其可以解释供体血液样本(12)的非进展状态。然后加工那些序列,在实验室中制备的单克隆抗体并对不同的HIV病毒进行测试。鉴定了几种具有宽度中和曲线的若干抗体,目前已知已知普遍存在普遍存在,并且在临床中检查原始的VCR01和几个VCR01亲属。

这种新发现的途径来调查免疫曲目目前正在有助于检查一系列医疗保健问题和问题。最近在免疫肿瘤学的进展是一种这样的区域,其中少量癌症患者用嵌合抗原受体成功处理(在移植的T细胞上提供免疫球蛋白特异性)(13)。通过观察免疫曲目的细节,可以更彻底地研究这种方法。这里的基本观察,即使由疗法的发起者否认,临床结果远远超过了仅仅是已知的生物化学机制的预期。换句话说,这里的更多就是在这里发生的只是一个产品/一个目标过程。另一个例子是新的转移性黑色素瘤处理方法(14)。八种新药已被FDA批准用于治疗黑素瘤,包括四种免疫治疗和四个靶向疗法。免疫疗法药物是IPILIMMAB(YEVOY®),PEMBROLIZUAB(KEYTRUDA®),Nivolumab(OPDIVO®)和塔硫代替替替替替替替替替替氏菌PAREPVEC(T-VEC,IMLYGIC™)(15)。有针对性的疗法是检查点抑制剂,即“取出刹车”免疫系统,使其成为对抗癌症,包括vemurafenib(zelboraf®),dabrafenib(tafinlar),trametinib(mekinist®),最后是肉瘤病毒治疗cobimetinib(cotellic ®)(15)。这些药物被认为靶向常见的遗传突变,例如BRAFV600突变,在黑素瘤患者的子集中发现。与小分子药物相比,观察到的免疫疗法成功表明这里比原始机制假设(16)更多,基于调查这些患者的免疫曲目的新方法将揭示改善和产生的方法更好的治疗。

还应注意,第二代和第三代排序技术现在可以读取更长且更长的序列,每个读取的1,000到超过11,000个基础,从而简化所需的一些生物信息(17)。

检查给定项目的免疫曲目响应是否会涉及多少数据收集,整理,分析和解释? (18)嗯,每个患者的每种患者的人类基因组开始,每个样品与时间为止。换句话说,一个非常大的数字,只有只有完全注释的关系数据库的数字,例如 CDD保险库,可以优雅地管理。

参考

1)Owen J,Punt J,Stranford S(2013)“Kuby Immunology第7版”酒吧。 W. H. Freeman; ISBN-10:142921919X,ISBN-13:978-1429219198
2) //en.wikipedia.org/wiki/Innate_immune_system
3) //en.wikipedia.org/wiki/Adaptive_immune_system
4) //en.wikipedia.org/wiki/Immune_repertoire
5)威廉姆森AR。 (1979)“Roy Cameron讲座。抗体形成控制:某些不确定性“J Clin Pathol Lock(R Coll Pathol)。 13:76-84。 PMID:391829
6) //en.wikipedia.org/wiki/Central_dogma_of_molecular_biology
7) //en.wikipedia.org/wiki/V(D)J_recombination//www.youtube.com/watch?v=h9mqsllg1Cs
8)砖,C.,Hirama,M.,Lenhard-Schuller,R.和Tonegawa,S。(1978)。 “完全免疫球蛋白基因是通过体细胞重组产生的” 细胞, 15 (1):1-14.
Tonegawa S,Brack C,Hozumi N,Pirrotta V.(1978)“免疫球蛋白基因的组织” 冷泉Harb Symp量子Biol。 42 pt 2.:921-31。 PMID:98276
//tonegawalab.mit.edu/research/publications/
9) //en.wikipedia.org/wiki/Affinity_maturation
10) //en.wikipedia.org/wiki/Long-term_nonprogressor
11)吴X,杨泽,李Y,Hogerkorp CM,Schief WR,Seaman MS,周T,Schmidt SD,Wu L,Xu L,Longo NS,McKee K,O’戴尔S,Loud Mk,Wycuff DL,Feng Y,Nason M,Doria-rose N,Connors M,Kwong PD,Roederer M,Wyatt RT,Nabel GJ,Mascola JR。 (2010)“信封的理性设计识别了对HIV-1的大致中和人单克隆抗体” 329 (5993):856-861。 PMID:20616233
12)朱茹,OFEK G,Yang YP,Zhang BS,胜变MK,LU GL,McKee K,Pancera M,Skinner J,Zhang Zh,Park R,Eudailey J,Lloyd Ke,Blinn J,Alam Sm,Haynes BF, Simek M,Burton Dr,Koff Wa,Mullikin JC,Mascola Jr,Shapiro L和Kwong PD。 (2013)“利用HIV-1中和抗体的抗体与重/轻链的下一代测序和系统发育配对” Natl. Acad. Sci. USA。, 110 (16):6470-6475.
朱茹,吴,x,张b,麦基k,o’戴尔S,Soto C,Zhou T,Casazza JP; NISC比较测序计划,Mullikin JC,Kwong PD,Mascola JR,Shaprio L.(2013)。 “VRC01类HIV-1中和抗体的Nego鉴定通过B细胞转录物的下一代测序” Proc Natl Acad Sci USA, 110 (43):E4088-97.
他L,Sok D,Azadnia P,Hsueh J,Landais E,Simek M,Koff Wc,Poignard P,Burton Dr和朱J.(2014)。 “通过下一代测序,无偏见的曲目捕获和单分子条形码”朝着更准确的人类B细胞曲目观察“ SCI。代表。 4:6778.
13) //en.wikipedia.org/wiki/Chimeric_antigen_receptor
14) http://www.skincancer.org/skin-cancer-information/melanoma/melanoma-treatments/treatment-of-metastatic-melanoma
15) http://www.cancerresearch.org/cancer-immunotherapy/impacting-all-cancers/melanoma
16)对于关于癌症的新思维有趣的谈话: //www.ted.com/talks/mina_bissell_experiments_that_point_to_a_new_understanding_of_cancer
17) //www.thermofisher.com/us/en/home/life-science/sequencing/next-generation-sequencing/ion-torrent-next-generation-sequencing-workflow/ion-torrent-next-generation-sequencing-run-sequence/ion-pgm-system-for-next-generation-sequencing.html
http://www.pacb.com/smrt-science/smrt-sequencing/
18)KWONG PD,Chuang Gy,Dekosky Bj,Gindin T,Georgiev是,Lemmin T,Schramm Ca,胜Z,Soto C,Yang As,Mascola JR,Shapiro L.(2017)“抗体组织:生物信息学技术,用于了解B- HIV-1的细胞免疫力“ 免疫素反射 275 (1):108-128。 PMID:28133812.


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