Les scientifiques jettent un coup d'oeil proche aux événements précoces dans la réaction immunitaire

Une équipe de recherche de laboratoires nationaux de Sandia aboutie par Anup Singh adopte une approche neuve à étudier comment les cellules immunitaires répondent aux agents pathogènes pendant les minutes et les heures premières de l'exposition.

Leur méthode regarde des cellules un par un pendant qu'elles commencent à essayer de combattre les agents pathogènes de envahissement.

Appelé le défi grand de laboratoire immunisé (MISL) d'études de micro-échelle, le travail a lieu dans sa seconde de trois ans du financement par le programme contrôlé en laboratoire interne de la recherche et développement (LDRD). Sandia partnering sur le projet avec la succursale médicale d'Université du Texas (UTMB) à Galveston et à l'Université de Californie, San Francisco (UCSF).

Sandia est un laboratoire nucléaire national de gestion (NNSA) de garantie.

Singh dit que les chercheurs sont intéressés à étudier les événements précoces dans la réaction immunitaire quand un agent pathogène envahit un fuselage. La compréhension des premières étapes pourrait aboutir à améliorer des voies de diagnostiquer et la maladie d'arrêt avant lui y a des sympt40mes et développement d'une thérapeutique plus efficace.

La plupart de recherche existante sur la façon dont les cellules immunitaires répondent a été faite en regardant de grandes populations cellulaires. Les chercheurs de Sandia disent que les informations recueillies d'une grande population des cellules peuvent masquer les mécanismes fondamentaux au niveau individuel de cellules.

Les « cellules ont différentes durées de vie utile, juste comme tout être vivant. Et pas toutes les cellules sont exposées à l'agent pathogène en même temps, « Singh dit. « Nous avons voulu regarder des cellules dans la même durée de vie utile et la même condition infectieuse. Ceci peut seulement être cellule faite par la cellule. Nous voulons également aux populations de l'étude, mais à une cellule à la fois. »

La recherche est possible à cause des avances dans des plusieurs outils Sandia-établis, comprenant :

  • Microfluidics qui permet à des chercheurs de faire des expériences unicellulaires
  • Représentation avancée qui permet des chercheurs à différentes cellules d'image avec un contenu de l'information beaucoup plus élevé que possible avec des technologies de l'image commerciales actuelles
  • La modélisation numérique puissante qui permet à des chercheurs de sembler raisonnable des caractéristiques a obtenu à partir de l'analyse et de la représentation microfluidic

Les cellules immunitaires réelles sont extérieur de courte durée des fuselages. Pour faire le type d'expériences qu'elles ont voulues, les cellules nécessaires par chercheurs qui peuvent rester vivant plus que quelques heures, font représenter la capacité élever et un modèle approprié des cellules immunitaires humaines. Elles ont obtenu « les cellules immunitaires immortalisées de souris » d'un collaborateur à UCSF qui ont la durée nécessaire, et sont reçues comme système modèle par la communauté de la recherche d'immunologie.

« Nous commençons par robuste et les cellules bien-caractérisées, qui simplifie réellement l'élaboration de nos technologies neuves et méthodes, » Singh dit. « Nous travaillerons bientôt avec d'autres types de cellules, bien que, comme des globules blancs directement d'isolement dans les patients humains. Notre approche est conçue pour être assez souple pour traiter beaucoup de différents types de cellules, et elle réduit à un minimum également le nombre de cellules requises pour l'analyse, ainsi elle devrait nous permettre de faire quelques seules études sur les types rares de cellules. »

Des protéines dans les cellules d'intérêt sont étiquetées avec les molécules fluorescentes, essentiellement teintures colorées. Les teintures s'échelonnent de vert au rouge et donnent à des chercheurs l'opportunité de suivre des protéines et voir, par exemple, la production cellulaire dynamique des protéines ou des procédés protéine-grippants à l'intérieur ou sur de la surface des cellules.

L'équipe développe une plate-forme avec deux modules microfluidic complémentaires - une pour les cellules viables de enfermer et de représentation pendant la stimulation avec des agents pathogènes. L'autre combine des opérations de préparation de cellules, le choix de cellules et trier suivis de l'analyse de la teneur en protéines dans les sous-populations de cellules sélectées.

« En réalité, nous prenons beaucoup de technologies de cheval de labour telles que la microscopie confocale, cytométrie de flux et immunoessais et combinaison de elles dans un contrat, plate-forme miniaturisée utilisant nos seuls outils microfluidic et de représentation, » Singh dit.

La représentation Hyperspectral de fluorescence avec la définition multivariée de courbure (MCR) est employée à l'image les protéines étiquetées et fournit des mesures quantitatives sur les protéines multiples simultanément. L'objectif est d'analyser l'autant de car 10 à 40 protéines et souillures cellulaires à la fois dans trois cotes.

Les résultats finaux de la représentation et de l'analyse de protéine sont un grand nombre de caractéristiques qui doivent être classées et comprises par catégorie. La modélisation numérique est alors employée pour développer des modèles de réseau des données expérimentales et la modélisation prévisionnelle produit des hypothèses à vérifier ensuite.

Singh dit utilisant les jeux microfluidic intégrés Sandia d'une plate-forme indépendamment du reste du monde. Les chercheurs de Sandia avaient travaillé dans l'endroit du microfluidics - la science de concevoir, de fabriquer, et de préparer des dispositifs et les procédés qui traitent des volumes de liquide sur l'ordre des nanoliters - depuis les années 1990 et ont une bonne compréhension au sujet de la façon employer des microfluids pour analyser l'activité de cellules. La plate-forme microfluidic est rapidement et hautement parallèle et peut exécuter des centaines de mesures méthodes qu'autres de 50 à 100 fois plus rapidement.

Singh dit que l'objectif final est d'effectuer un système miniaturisé par benchtop prévu pendant environ deux années. Il serait mis dans des laboratoires du niveau 3 ou 4 de sécurité biologique pour étudier la réaction immunitaire aux organismes hautement pathogènes. Il note la plate-forme intégrée, réactifs biologiques et les modèles de calcul développés sous ce projet ont des possibilités d'application au delà de recherche de maladie infectieuse. Ces technologies peuvent également être employées pour étudier la signalisation cellulaire impliquée dans les maladies telles que le cancer ou par des sociétés pharmaceutiques pour la découverte de biomarqueur.