T 細胞在抗病毒感染和過敏的角色? 單細胞 RNA 定序告訴您

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T 細胞在抗病毒感染和過敏等免疫反應中,扮演不同功能的角色。要了解 T 細胞的功能,就必須了解它們試圖辨識的是什麼?但是,目前定序技術無法準確地找出它們對抗原有所反應的狀態。

近日,麻省理工學院(MIT)的研究團隊開發出一種高通量單細胞 RNA 定序方法 (high-throughput 3′ single-cell RNA-sequencing,簡稱 scRNA-seq),以鑑定具有特定標靶位置的 T 細胞,分析它們在哪些時間打開哪些基因,以確定其個別功能。該研究刊登於《Nature Immunology》。

在單個 T 細胞中,編碼 T 細胞受體的 RNA 數目,連細胞 RNA 總數的 1% 都不到,因此該研究團隊藉由 scRNA-seq 擴增這些特定 RNA 分子,然後將其從總樣品中拉出的方法,它們可以完全排序。每個 RNA 分子都標記有條形條碼,以顯示其來源細胞。因此,該研究團隊可以將 T 細胞的標靶與其 RNA 表現方式進行配對,這使他們能夠確定在靶向特定抗原的 T 細胞群體的過程中,哪些基因具有活性。另外,該技術的另一個優點是它不需要昂貴的化學藥品,依賴於許多實驗室已經擁有的設備,並且可以應用於許多先前處理過的樣品。

他們也更進一步地將 scRNA-seq 應用在病毒感染和過敏反應。首先,他們在給小鼠接種了針對人乳頭瘤病毒的疫苗之後,再透過該技術挑選出對人乳頭瘤病毒有活性的小鼠 T 細胞。他們發現,儘管所有這些 T 細胞都對病毒起反應,但這些 T 細胞都有不同的受體,並且似乎處於不同的發育階段,有些被活化以殺死受感染的細胞,而另一些則專注於生長和分裂。

其次,他們分析 4 名花生過敏患者的 T 細胞。將細胞暴露於花生過敏原後,他們能夠鑑定出對那些過敏原具有活性的 T 細胞。他們還顯示,哪些 T 細胞亞群最活躍,並且發現一些正在產生與過敏反應有關的發炎性細胞因子。

展望未來,scRNA-seq 還可應用於幫助開發和監測針對癌症的免疫療法,例如 CAR-T 細胞療法。

延伸閱讀:超百歲人瑞的秘密:輔助型 T 細胞產生毒性

參考資料:
1. Nature Immunology, 2019; 20 (12): 1692 DOI: 10.1038/s41590-019-0544-5
2. http://news.mit.edu/2019/t-cells-target-allergies-infections-1119

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