Os cientistas olham um olhar mais atento eventos adiantados na resposta imune

Uma equipa de investigação dos laboratórios nacionais de Sandia conduzida por Anup Singh está tomando uma aproximação nova a estudar como as pilhas imunes respondem aos micróbios patogénicos nas actas e nas horas primeiras da exposição.

Seu método olha pilhas um de cada vez enquanto começam tentar lutar os micróbios patogénicos de invasão.

Chamou o Microscale laboratório imune dos estudos (MISL) desafio grande, o trabalho realiza-se em seu segundo de três anos de financiamento laboratório interno pelo programa dirigido da investigação e desenvolvimento (LDRD). Sandia partnering no projecto com o ramo médico da Universidade do Texas (UTMB) em Galveston e na Universidade da California, San Francisco (UCSF).

Sandia é um laboratório nuclear nacional da administração (NNSA) da segurança.

Singh diz que os pesquisadores estão interessados em estudar os eventos adiantados na resposta imune quando um micróbio patogénico invade um corpo. Compreender as etapas adiantadas poderia conduzir para melhorar maneiras de diagnosticar e doença da parada antes de há uns sintomas e uma revelação de uma terapêutica mais eficaz.

A maioria de pesquisa existente em como as pilhas imunes respondem foi feita olhando grandes populações da pilha. Os pesquisadores de Sandia dizem que a informação recolhida de uma grande população das pilhas pode mascarar mecanismos subjacentes a nível individual da pilha.

As “pilhas têm ciclos de vida diferentes, apenas como todo o ser vivo. E não todas as pilhas são expor ao micróbio patogénico ao mesmo tempo, “Singh diz. “Nós quisemos olhar pilhas no mesmo ciclo de vida e no mesmo estado infeccioso. Esta pode somente ser pilha feita pela pilha. Nós igualmente queremos estudar populações, mas de uma célula em um momento.”

A pesquisa é possível devido aos avanços em diversas ferramentas Sandia-reveladas, incluindo:

  • Microfluidics que permite que os pesquisadores façam experiências da único-pilha
  • Imagem lactente avançada que permite pesquisadores às pilhas individuais da imagem com índice de informação muito mais alto do que possível com tecnologias imagiológicas comerciais actuais
  • Computacional poderoso modelando isso permite que os pesquisadores façam o sentido dos dados obtidos da análise e da imagem lactente microfluidic

As pilhas imunes reais são breve parte externa dos corpos. Para fazer o tipo de experiências que quiseram, os pesquisadores as pilhas necessários que podem ficar vivo mais do que um par horas, mandam a capacidade crescer e representar um modelo relevante de pilhas imunes humanas. Obtiveram “pilhas imunes imortalizadas do rato” de um colaborador em UCSF que têm a esperança de vida necessário, e são aceitados como um sistema modelo pela comunidade de pesquisa da imunologia.

“Nós estamos começando com robusto e as pilhas bem-caracterizadas, que simplifica realmente a revelação de nossos novas tecnologias e métodos,” Singh dizem. “Nós logo estaremos trabalhando com outros tipos da pilha, embora, como os glóbulos brancos isolados directamente dos pacientes humanos. Nossa aproximação é projectada ser flexível bastante segurar muitos tipos diferentes da pilha, e igualmente minimiza o número de pilhas necessários para a análise, assim que deve permitir-nos de fazer alguns estudos originais em tipos raros da pilha.”

As proteínas nas pilhas do interesse são etiquetadas com as moléculas fluorescentes, tinturas essencialmente coloridas. As tinturas variam de verde ao vermelho e dão a pesquisadores a oportunidade de seguir proteínas e ver para dentro, por exemplo, a produção celular dinâmica de proteínas ou de processos proteína-obrigatórios ou na superfície das pilhas.

A equipe está desenvolvendo uma plataforma com os dois módulos microfluidic complementares - uma para pilhas viáveis da preensão e da imagem lactente durante a estimulação com micróbios patogénicos. O outro combina as etapas da preparação da pilha, a selecção da pilha e a classificação seguidas pela análise do índice de proteína nas subpopulações da pilha selecionada.

“De facto, nós estamos tomando muitas tecnologias do trabalho-cavalo tais como a microscopia confocal, cytometry de fluxo e immunoassays e combinação delas em um estojo compacto, plataforma miniaturizada usando nossas ferramentas originais microfluidic e da imagem lactente,” Singh diz.

A imagem lactente Hyperspectral da fluorescência com definição múltipla da curva (MCR) é usada à imagem as proteínas etiquetadas e fornece medidas quantitativas em proteínas múltiplas simultaneamente. O objetivo é analisar o tanto como como 10 a 40 proteínas e manchas celulares em um momento em três dimensões.

Os resultados finais da imagem lactente e da análise da proteína são grandes quantidades de dados que devem ser categorizados e compreendido. A modelagem computacional é usada então para desenvolver modelos de rede dos dados experimentais e a modelagem com carácter de previsão gera as hipóteses a ser testadas em seguida.

Singh diz usando grupos microfluidic integrados Sandia de uma plataforma independentemente do resto do mundo. Os pesquisadores de Sandia têm trabalhado na área do microfluidics - a ciência de projetar, de fabricar, e de formular dispositivos e os processos que tratam os volumes de líquido na ordem dos nanoliters - desde os anos 90 e têm uma boa compreensão sobre como usar microfluids para analisar a actividade da pilha. A plataforma microfluidic é rapidamente e altamente paralela e pode executar centenas de medidas métodos do que alternativos de 50 a 100 vezes mais rapidamente.

Singh diz que o objetivo do fim é fazer um sistema miniaturizado benchtop esperado em aproximadamente dois anos. Seria colocado em laboratórios do nível 3 ou 4 da seguridade biológica para estudar a resposta imune aos organismos altamente patogénicos. Nota a plataforma integrada, reagentes biológicos e os modelos computacionais desenvolvidos sob este projecto têm a aplicabilidade além da pesquisa da doença infecciosa. Estas tecnologias podem igualmente ser usadas estudando a sinalização celular envolvida nas doenças tais como o cancro ou por companhias farmacéuticas para a descoberta do biomarker.