人體免疫系統(tǒng)由在全身循環(huán)的細胞分布網(wǎng)絡(luò)組成，這些細胞必須動態(tài)地形成物理關(guān)聯(lián)，并利用其細胞表面蛋白質(zhì)組之間的相互作用進行通信。盡管它們具有治療潛力，但這些表面相互作用的圖譜，或者說體內(nèi)所有不同類型免疫細胞之間的受體連接圖譜仍然不完整。

8月3日，發(fā)表在Nature上的一篇論文報道了來自桑格研究所和蘇黎世聯(lián)邦理工學(xué)院等機構(gòu)科學(xué)家的最新研究成果：使用高通量表面受體篩選方法，系統(tǒng)地繪制了跨重組文庫的直接蛋白質(zhì)相互作用，該文庫包含了人類白細胞上可檢測到的大多數(shù)表面蛋白質(zhì)。

作者表示，這是首個系統(tǒng)繪制和建模單個受體分子通過物理定律的集體行為如何在循環(huán)免疫系統(tǒng)這樣大的范圍內(nèi)解釋和預(yù)測細胞連接性的研究之一。此成果可能有助于開發(fā)新的免疫療法，以治療癌癥、傳染病和其他免疫反應(yīng)發(fā)揮作用的疾病。

來源：Nature

免疫系統(tǒng)是由專門的細胞組成的，其中一些細胞單獨在身體中穿行，掃描受傷或疾病的跡象。一旦這些細胞發(fā)現(xiàn)了威脅，它們就需要將信息傳遞給其他細胞，以便產(chǎn)生有效的免疫反應(yīng)。這種細胞到細胞的信號傳遞的一種方式是通過細胞表面的蛋白質(zhì)與其他細胞表面匹配的受體蛋白質(zhì)結(jié)合。不同的細胞表面蛋白將免疫細胞組織成相互連接的細胞群落，通過物理相互作用將細胞連接起來，既起到信號交流的作用，又起到結(jié)構(gòu)粘附的作用。

免疫療法已經(jīng)顯示出治療疾病的巨大潛力，尤其是針對某些癌癥。然而，這些僅適用于某些患者群體和特定條件。如果研究人員要開發(fā)新的有效免疫療法來增強免疫系統(tǒng)對抗疾病的能力，那么深入了解免疫細胞之間的相互作用以及這種交流如何融入人體至關(guān)重要。

免疫受體連接圖可以幫助解釋為什么免疫療法有時只對一部分患者有效，并為設(shè)計未來的免疫療法提供新的目標，這些免疫療法可能對目前無法從這類治療中受益的患者有效。

為了生成免疫細胞蛋白相互作用圖，研究人員分離并研究了一組近乎完整的表面蛋白，這些表面蛋白將免疫細胞物理連接在一起。使用可擴展陣列多價細胞外相互作用篩選(SAVEXIS)的方法，同時解決了以前方法的幾個關(guān)鍵限制，使得在消耗微量蛋白質(zhì)的同時篩選數(shù)十萬種相互作用成為可能。再通過使用計算和數(shù)學(xué)分析創(chuàng)建一張圖譜，顯示了免疫細胞之間發(fā)生的每次對話的細胞類型、信使和相對速度。

值得一提的是，雖然該研究中的文庫使用循環(huán)免疫細胞作為來源，但免疫系統(tǒng)跨越了人體各種器官，每一個器官都可能是理解相互作用的生物學(xué)作用的關(guān)鍵。因此，作者試圖通過創(chuàng)建一個交互式圖譜來將網(wǎng)絡(luò)相互作用放到相關(guān)背景中去分析，該圖譜顯示了這些受體和配體對在人類組織的單細胞表達數(shù)據(jù)集中被檢測到的位置（下圖）。這一綜合圖譜可通過以下鏈接訪問：https://www.sanger.ac.uk/tool/immune-interaction/immune-interaction

創(chuàng)建免疫系統(tǒng)的詳細圖譜需要多年的技術(shù)進步來解決這種規(guī)模的問題。每個免疫細胞上可能有數(shù)百種不同的表面蛋白和受體，而涉及這些蛋白的相互作用通常非常短暫，因此必須發(fā)明專門的方法來組裝準確的圖譜。

該團隊描述的交互式多組織單細胞圖譜，推斷了整個身體的免疫相互作用，揭示了多細胞網(wǎng)絡(luò)中新相互作用和樞紐的潛在功能環(huán)境。有了這張圖譜，就可以看到不同疾病對整個免疫系統(tǒng)的影響，并研究與免疫細胞表面不同蛋白質(zhì)結(jié)合的新療法。