En Sandia National Laboratories forskargrupp ledd av Anup Singh tar en ny metod för att studera hur immunceller svarar på patogener i de första minuterna och timmar av exponering.
Deras metod tittar på cellerna en i taget när de börjar försöka bekämpa de invaderande patogener.
Ringde till den Microscale Immune laboratorieundersökningar (MISL) Grand Challenge, är arbetet i sin andra av tre års finansiering av den interna Regi laboratoriet Forskning och utveckling (LDRD) program. Sandia samarbetar i projektet med University of Texas Medical Branch (UTMB) i Galveston och University of California, San Francisco (UCSF).
Sandia är en National Nuclear Security Administration (NNSA) laboratorium.
Singh säger att forskarna är intresserade av att studera de tidiga händelserna i immunförsvaret när en patogen invaderar en kropp. Förstå de tidiga stegen kan leda till bättre sätt att diagnostisera och stoppa sjukdomen innan det finns symptom och utveckling av mer effektiva läkemedel.
De flesta befintliga forskning om hur immunsystemets celler reagerar har gjorts genom att titta på stora cellpopulationer. Sandia Forskarna säger information som samlas in från en stor population av celler kan dölja bakomliggande mekanismerna på individnivå cellnivå.
"Celler har olika livscykler, precis som alla levande väsen. Och inte alla celler utsätts för patogenen på samma gång ", säger Singh. "Vi ville titta på celler i samma livslängd och samma infektiösa tillstånd. Detta kan endast göras cell för cell. Vi vill också studera populationer, men en cell i taget. "
Forskningen är möjligt på grund av framsteg inom flera Sandia utvecklade verktyg, inklusive:
- Mikrofluidik som gör det möjligt för forskare att göra encelliga experiment
- Avancerad bildteknik som gör det möjligt för forskare att avbilda enskilda celler med mycket högre informationsinnehåll än möjligt med dagens kommersiella imaging teknik
- Kraftfull datormodellering som tillåter forskare att göra känsla av data från mikroflödessystem analys-och avbildningsmetoder
Real immunceller är kortlivade utanför organ. För att göra den typ av experiment som de ville, behövde forskarna celler som kan överleva mer än ett par timmar, har förmågan att växa och utgör en relevant modell för mänskliga immunceller. De fick "förevigat mus immunceller" från en medarbetare på UCSF som har den nödvändiga livslängd, och accepteras som modellsystem av immunologi forskarsamhället.
"Vi börjar med robust och väldefinierad celler, som verkligen förenklar utvecklingen av vår nya tekniker och metoder", säger Singh. "Vi kommer snart att arbeta med andra celltyper dock som vita blodkroppar direkt isolerats från mänsklig patienter. Vår strategi är utformad för att vara flexibel nog att hantera många olika celltyper, och dessutom minimerar antalet celler som behövs för analys, så det borde ge oss möjlighet att göra några unika studier om sällsynta celltyper. "
Proteiner i celler av intresse är märkta med fluorescerande molekyler, huvudsakligen färgade färgämnen. Färgen varierar från grönt till rött och ge forskare en möjlighet att spåra proteiner och se till exempel det dynamiska cellulära tillverkningen av proteiner eller protein-bindande processer inuti eller på ytan av cellerna.
Teamet utvecklar en plattform med två kompletterande mikroflödessystem moduler - en för att fånga och bildhantering livskraftiga celler under stimulering med patogener. De andra kombinerar steg cellberedningen, cell urval och sortering följt av analys av proteinhalten i den markerade cellen subpopulationer.