Los científicos hechan una ojeada cercano las acciones tempranas en inmunorespuesta

Un equipo de investigación de Sandia National Laboratories llevado por Anup Singh está llevando una nueva aproximación estudiar cómo las células inmunes responden a los patógeno en los primeros minutos y horas de exposición.

Su método observa las células uno a la vez mientras que comienzan a intentar luchar los patógeno invasores.

Llamó la microescala laboratorio inmune de los estudios (MISL) reto magnífico, el trabajo es en su segundo de tres años de financiamiento por el programa controlado en laboratorio interno de la investigación y desarrollo (LDRD). Sandia partnering en el proyecto con el brazo médico de la Universidad de Texas (UTMB) en Galveston y la Universidad de California, San Francisco (UCSF).

Sandia es un laboratorio nuclear nacional de la administración (NNSA) de la seguridad.

Singh dice que los investigadores están interesados en estudiar las acciones tempranas en inmunorespuesta cuando un patógeno invade una carrocería. La comprensión de los pasos tempranos podría llevar para mejorar maneras de diagnosticar y enfermedad del parada antes de hay síntomas y revelado de una terapéutica más efectiva.

La mayoría de la investigación existente en cómo responden las células inmunes ha sido hecha observando las poblaciones grandes de la célula. Los investigadores de Sandia dicen que la información recopilada de una población grande de células puede encubrir mecanismos subyacentes en el nivel individual de la célula.

Las “células tienen diversos ciclos vitales, apenas como cualquier ser vivo. Y no todas las células se exponen al patógeno al mismo tiempo, “Singh dice. “Quisimos observar las células en el mismo ciclo vital y el mismo estado infeccioso. Ésta puede solamente ser célula hecha por la célula. También queremos estudiar las poblaciones, pero una célula al mismo tiempo.”

La investigación es posible debido a avances en varias herramientas Sandia-reveladas, incluyendo:

  • Microfluidics que permite que los investigadores hagan experimentos unicelulares
  • Proyección de imagen avanzada que permite a investigadores a las células individuales de la imagen con un contenido de información mucho más alto que posible con tecnologías de la imagen comerciales actuales
  • De cómputo potente modelando eso permite que los investigadores tengan sentido de los datos obtenidos de análisis y de proyección de imagen microfluidic

Las células inmunes reales son exterior efímero de carrocerías. Para hacer el tipo de experimentos que quisieron, las células necesarias los investigadores que pueden tirante activo más que un par de horas, hacen que la capacidad crezca y represente un modelo relevante de células inmunes humanas. Obtuvieron “inmortalizaron las células inmunes del ratón” de un colaborador en UCSF que tienen la vida necesaria, y son validadas como sistema modelo por la comunidad de investigación de la inmunología.

“Estamos comenzando con robusto y las células bien-caracterizadas, que simplifica realmente el revelado de nuestras nuevas tecnologías y métodos,” Singh dicen. “Pronto trabajaremos con otros tipos de la célula, aunque, como los glóbulos blancos aislados directamente de pacientes humanos. Nuestra aproximación se diseña para ser bastante flexible manejar muchos diversos tipos de la célula, y también disminuye el número de células necesarias para el análisis, así que debe permitirnos hacer algunos estudios únicos en tipos raros de la célula.”

Las proteínas en las células del interés se marcan con etiqueta con las moléculas fluorescentes, tintes esencialmente coloreados. Los tintes colocan de verde al rojo y dan a investigadores la oportunidad de rastrear las proteínas y de ver, por ejemplo, la producción celular dinámica de proteínas o de procesos proteína-obligatorios dentro o en de la superficie de las células.

Las personas están desarrollando una plataforma con dos módulos microfluidic complementarios - una para las células viables el atrapar y de la proyección de imagen durante el estímulo con los patógeno. El otro combina los pasos de la preparación de la célula, la selección de la célula y la clasificación seguidos por el análisis del contenido proteínico en las subpoblaciones de la célula seleccionada.

“En efecto, estamos tomando muchas tecnologías del caballo de labranza tales como microscopia confocal, cytometry de flujo y los immunoensayos y combinarlas en un compacto, plataforma miniaturizada usando nuestras herramientas microfluidic y de la proyección de imagen únicas,” Singh dice.

La proyección de imagen Hyperspectral de la fluorescencia con la resolución multivariante de la curva (MCR) se utiliza a la imagen las proteínas marcadas con etiqueta y ofrece mediciones cuantitativas en las proteínas múltiples simultáneamente. La meta es analizar tanto pues 10 a 40 proteínas y las manchas de óxido celulares al mismo tiempo en tres dimensiones.

Los resultados finales de la proyección de imagen y del análisis de la proteína son una gran cantidad de datos que deben ser categorizados y ser entendidos. El modelado de cómputo entonces se utiliza para desarrollar modelos de red de datos experimentales y el modelado profético genera las hipótesis que se probarán después.

Singh dice usando los equipos microfluidic integrados Sandia de una plataforma aparte del resto del mundo. Los investigadores de Sandia han estado trabajando en el área del microfluidics - la ciencia de diseñar, de fabricar, y de formular los dispositivos y los procesos que se ocupan de los volúmenes de líquido por orden de nanoliters - desde los años 90 y tienen una buena comprensión sobre cómo utilizar microfluids para analizar actividad de la célula. La plataforma microfluidic está rápidamente y altamente paralelo y puede realizar centenares de mediciones métodos que otras de 50 a 100 veces más rápidamente.

Singh dice que el objetivo final es hacer un sistema miniaturizado benchtop preveído en cerca de dos años. Sería colocado en laboratorios del nivel 3 o 4 de la seguridad biológica para estudiar inmunorespuesta a los organismos altamente patógenos. Él observa la plataforma integrada, reactivos biológicos y los modelos de cómputo desarrollados bajo este proyecto tienen aplicabilidad más allá de la investigación de la enfermedad infecciosa. Estas tecnologías se pueden también utilizar para estudiar la transmisión de señales celular implicada en enfermedades tales como cáncer o por las compañías farmacéuticas para el descubrimiento del biomarker.