我们身体的免疫系统是一个由器官、细胞和蛋白质组成的复杂网络，它们同步工作，保护我们的身体免受病原体引起的感染，并对抗我们身体中引起疾病的变化，比如癌细胞的出现。细胞介导的细胞毒性是免疫系统对抗外来细胞的一种防御机制。

　　深入分析参与细胞介导的细胞毒性的各种参与者，可以提供对健康期间的正常过程和自身免疫性疾病期间的防御机制的见解。然而，目前的分析方法不能准确地描述细胞介导的细胞毒性的复杂性，因为这些方法采用间接的方法。

　　新加坡国立大学健康创新与技术研究所的助理教授Cheow Lih Feng与他的团队成员Luah Yen Hoon博士和Wu Tongjin博士一起设计了一种简单而创新的方法来直接识别和分类参与细胞介导的细胞毒性的免疫细胞。

　　“我的团队提出的新方法在识别能够有效消除目标细胞的杀伤细胞方面具有高度选择性。这与其他细胞介导的细胞毒性表征技术形成鲜明对比，这些技术劳动密集，耗时且选择性较低，”Cheow说，他也来自新加坡国立大学设计与工程学院生物医学工程系。

　　这种新方法发表在2023年8月31日的《自然生物医学工程》杂志上。

　　在细胞介导的细胞毒性过程中，一些免疫细胞可以通过细胞裂解释放蛋白质来破坏外来细胞，从而触发一系列破坏外来细胞的细胞过程。这些表现出细胞杀伤行为的免疫细胞被称为杀伤细胞。一旦这些外来细胞被杀死或溶解，它们会将细胞内的内容物泄漏到周围区域。

　　在这个概念的基础上，NUS团队提出了一种“涂”负责摧毁这些外来细胞的杀伤细胞表面的方法。研究人员将这种新方法命名为PAINTKiller(即“杀伤细胞的近距离亲和力细胞内转移鉴定”)。

　　新加坡国立大学的研究人员使用一种被称为羧基荧光素琥珀酰酯(CFSE)的细胞内染色染料来染色外来细胞。这种无毒染料可以进入细胞并留在细胞内。然后，研究小组对免疫细胞的表面进行了修饰，以便在细胞裂解过程中，当外源细胞释放CFSE染料时，这种受体能够捕获CFSE染料，从而使他们能够识别出负责的杀伤细胞。

　　继PAINTKiller方法的成功设计之后，Cheow和他的团队进行了一项实验，以研究使用PAINTKiller对参与细胞介导的细胞毒性的杀伤细胞亚型进行分类的可能性。研究小组证明，与未标记的杀伤细胞相比，用CFSE染料标记的杀伤细胞在杀死外来细胞方面表现出更好的性能。

　　使用CFSE染料作为标识符，NUS的研究人员能够对杀伤细胞的亚型进行分类和提取，并将它们分开培养。他们还发现，使用PAINTKiller方法用CFSE标记的免疫细胞具有更好的杀伤能力，即使在12天后仍然有效。

　　这些有希望的结果表明，PAINTKiller可以为生产更高质量的基于细胞的免疫疗法提供潜在的策略。

　　为了证明PAINTKiller的灵活性，新加坡国立大学的研究人员将其与一种称为细胞因子分泌法(CSA)的方法结合起来，该方法测量免疫细胞在免疫反应期间释放的称为细胞因子的蛋白质。在这个实验中，研究小组同时在杀伤细胞表面标记了可以捕获CFSE和细胞因子的受体，这些受体是重要的细胞信号蛋白。

　　本实验结果表明，PAINTKiller是一种强大的工具，能够以高通量的方式全面灵活地检测细胞介导的细胞毒性、蛋白质分泌和单个杀伤细胞的表面受体。

　　考虑到在细胞介导的细胞毒性过程中起作用的各种机制的复杂性，一个能够测量细胞毒性能力、概述免疫细胞和蛋白质特征以及分析基因表达的多模式、高通量单细胞系统将有助于准确研究细胞介导的细胞毒性。

　　为此，NUS团队突破了PAINTKiller方法的界限，开发了单细胞PAINTKiller-seq测定，这是一种单细胞测序工作流程，集成了转录组分析、表型分析和细胞毒性研究的数据。

　　该工作流程增加了标准的PAINTKiller方法，在分子水平上研究CFSE标记的杀伤细胞的特征，以了解它们是否与未标记CFSE的杀伤细胞在遗传上不同。通过PAINTKiller-seq分析，NUS研究人员对细胞介导的细胞毒性过程中与杀伤细胞活性相关的分子因子进行了深入分析。

　　“PAINTkiller的多功能性为增强基于细胞的免疫治疗和推进细胞制造工作流程带来了巨大的希望。这种创新的方法将为全面提高最终治疗产品的质量和功能提供有用的工具，标志着该领域的显着进步，”吴博士说。

　　新加坡国立大学的研究小组正在努力扩大PAINTkiller方法的多功能性，通过在不同的杀伤细胞和外来细胞组合上进行测试，以揭示免疫反应复杂性背后的生物学原理，并将其开发为研究和临床应用的不可或缺的工具。

　　更多信息:Yen Hoon Luah等，通过荧光靶细胞裂解物捕获功能性杀伤细胞的鉴定、分类和分析，Nature Biomedical Engineering(2023)。期刊信息:自然生物医学工程

　　Natio提供

　　新加坡国立大学

　　引用:研究人员开发创新和灵活的方法来研究免疫细胞的能力(2023,12月18日)

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