Gli scienziati danno uno sguardo da vicino agli eventi iniziali nella risposta immunitaria

Un gruppo di ricerca di Sandia National Laboratories piombo da Anup Singh sta adottando un nuovo approccio a studiare come le celle immuni rispondono agli agenti patogeni nei minuti e nelle ore primissimi dell'esposizione.

Il loro metodo esamina le celle uno alla volta mentre cominciano provare a combattere gli agenti patogeni d'invasione.

Ha chiamato la microscala laboratorio immune di studi (MISL) grande sfida, il lavoro ha luogo nel suo secondo di tre anni di finanziamento dal programma diretto in laboratorio interno di ricerca e sviluppo (LDRD). Sandia partnering sul progetto con il ramo medico dell'università del Texas (UTMB) a Galveston ed all'università di California, San Francisco (UCSF).

Sandia è un laboratorio nucleare nazionale dell'amministrazione (NNSA) di obbligazione.

Singh dice che i ricercatori sono interessati nello studio degli eventi iniziali nella risposta immunitaria quando un agente patogeno invade un organismo. La comprensione dei punti iniziali potrebbe piombo per migliorare i modi diagnosticare e malattia di arresto prima c'è sintomi e lo sviluppo di terapeutica più efficace.

La maggior parte della ricerca attuale su come le celle immuni rispondono è stata fatta mediante l'esame delle popolazioni grandi delle cellule. I ricercatori di Sandia dicono che le informazioni riunite da una grande popolazione delle celle possono mascherare i meccanismi di fondo al livello determinato delle cellule.

“Le celle hanno cicli di vita differenti, appena come tutto l'essere vivente. E non tutte le celle sono esposte all'agente patogeno allo stesso tempo, “Singh dice. “Abbiamo voluto esaminare le celle nello stesso ciclo di vita e nello stesso stato contagioso. Ciò può soltanto essere cella fatta dalla cella. Egualmente vogliamo studiare le popolazioni, ma una cella per volta.„

La ricerca è possibile a causa degli avanzamenti in parecchi strumenti Sandia-in via di sviluppo, includenti:

  • Microfluidics che permette che i ricercatori facciano gli esperimenti unicellulari
  • Rappresentazione avanzata che permette i ricercatori alle diverse celle di immagine con il contenuto molto più elevato di informazioni che possibile con le tecnologie dell'immagine commerciali correnti
  • Di calcolo potente modellando quello permette che i ricercatori abbiano significato dei dati ottenuti dall'analisi e dalla rappresentazione microfluidic

Le celle immuni reali sono esterno di breve durata degli organismi. Per fare il tipo di esperimenti che hanno voluto, le celle state necessarie ricercatori che possono restare vivo più di una coppia di ore, fanno rappresentare l'abilità coltivare e un modello pertinente delle celle immuni umane. Hanno ottenuto “le celle immuni immortalate del mouse„ da un collaboratore a UCSF che hanno la durata necessaria e sono accettate come sistema-modello dalla comunità di ricerca nell'immunologia.

“Stiamo cominciando con robusto e le celle ben-caratterizzate, che realmente semplifica l'elaborazione delle nostri nuove tecnologie e metodi,„ Singh dice. “Presto lavoreremo con altri tipi delle cellule, sebbene, come i globuli bianchi direttamente isolati dai pazienti umani. Il nostro approccio è destinato per essere abbastanza elastico trattare molti tipi differenti delle cellule ed egualmente minimizza il numero delle celle state necessarie per l'analisi, in modo da dovrebbe permetterci di fare alcuni studi unici sui tipi rari delle cellule.„

Le proteine nelle celle di interesse sono etichettate con le molecole fluorescenti, tinture essenzialmente colorate. Le tinture variano da verde a rosso e danno a ricercatori l'opportunità di tenere la carreggiata le proteine e vedere, per esempio, la produzione cellulare dinamica delle proteine o dei trattamenti dell'proteina-associazione dentro o sulla superficie delle celle.

Il gruppo sta sviluppando una piattaforma con due moduli microfluidic complementari - una per le celle possibili della rappresentazione e dell'intrappolamento durante lo stimolo con gli agenti patogeni. L'altro preparato delle cellule delle associazioni fa un passo, selezione delle cellule ed ordinare seguiti dall'analisi del contenuto proteico nelle sottopopolazioni delle cellule selezionate.

“In effetti, stiamo catturando molte tecnologie del cavallo di lavoro quale microscopia confocale, citometria a flusso ed immunoassays e combinarle in un compatto, piattaforma miniaturizzata facendo uso dei nostri strumenti unici di rappresentazione e microfluidic,„ Singh dice.

La rappresentazione Hyperspectral della fluorescenza con risoluzione a più variabili della curva (MCR) è usata all'immagine le proteine etichettate e fornisce le misure quantitative sulle proteine multiple simultaneamente. Lo scopo è di analizzare l'altrettanto poichè 10 - 40 proteine e macchie cellulari per volta in tre dimensioni.

I risultati finali della rappresentazione e dell'analisi della proteina sono un gran numero di dati che devono essere categorizzati e capiti. La modellistica di calcolo poi è usata per sviluppare i modelli di rete dai dati sperimentali e la modellistica premonitrice genera le ipotesi da provare dopo.

Singh dice facendo uso degli insiemi microfluidic integrati Sandia di una piattaforma oltre al resto del mondo. I ricercatori di Sandia stanno lavorando nell'area del microfluidics - la scienza di progettazione, di fabbricazione e di formulazione delle unità e trattamenti che si occupano dei volumi di liquido sull'ordine dei nanoliters - dagli anni 90 ed hanno una buona comprensione circa come usare i microfluids per analizzare l'attività delle cellule. La piattaforma microfluidic è velocemente ed altamente parallela e può realizzare le centinaia di misure metodi di 50 - 100 volte più velocemente altri.

Singh dice che lo scopo finale è di fare un sistema miniaturizzato benchtop preveduto durante circa due anni. Sarebbe collocato nei laboratori dei Livelli 3 o 4 di sicurezza biologica per studiare la risposta immunitaria agli organismi altamente patogeni. Nota la piattaforma integrata, reagenti biologici ed i modelli di calcolo sviluppati nel quadro di questo progetto hanno applicabilità oltre la ricerca della malattia infettiva. Queste tecnologie possono anche essere usate per lo studio della segnalazione cellulare in questione nelle malattie quale cancro o dalle ditte farmaceutiche per la scoperta di biomarcatore.