靜息人體免疫細(xì)胞遺傳分析新方法

2021年12月30日整理發(fā)布：CD4+ T 細(xì)胞是免疫系統(tǒng)的重要組成部分，在保護(hù)身體抵御病原體方面發(fā)揮著關(guān)鍵作用。由于它們在靜息狀態(tài)下具有多種針對 HIV 的防御機(jī)制，因此它們很少被感染——但這些少數(shù)受感染的細(xì)胞在體內(nèi)形成了一個潛伏的 HIV 儲存庫，目前抗病毒藥物無法達(dá)到這些儲存庫。因此，在激活 CD4+ T 細(xì)胞后，病毒可以從那里再次傳播。了解 HIV 如何與靜息 CD4+ T 細(xì)胞相互作用對于尋找新的治療方法至關(guān)重要。由來自 LMU 的 Max von Pettenkofer 研究所的 Oliver T. Keppler 教授領(lǐng)導(dǎo)的科學(xué)家們現(xiàn)在已經(jīng)開發(fā)出一種方法，該方法首次允許在生理條件下以有效且簡單的方式對這些特定的免疫細(xì)胞進(jìn)行基因操作。Nature Methods，這允許以前無法獲得對這些細(xì)胞生物學(xué)的見解。

靜息 CD4+ T細(xì)胞正如 Keppler 解釋的那樣，幾乎無法進(jìn)行基因操作，因為可用的方法通常以細(xì)胞分裂為前提。“根據(jù)定義，靜息細(xì)胞不會分裂。”作為開發(fā)新方法的第一步，科學(xué)家團(tuán)隊優(yōu)化了培養(yǎng)條件。結(jié)果，研究人員從健康獻(xiàn)血者的血液中提取這些細(xì)胞后，不僅能像以前一樣存活 3-4 天，而且還能存活長達(dá) 6 周。決定性的進(jìn)展來自于核轉(zhuǎn)染技術(shù)的進(jìn)步，核轉(zhuǎn)染是一種特殊的方法，可以將試劑輸送到細(xì)胞核中。使用這種技術(shù)，研究人員將基因剪刀 CRISPR-Cas 引入靜止的 CD4+ T 細(xì)胞，使它們能夠?qū)λ拗骷?xì)胞的基因組進(jìn)行有針對性的修飾——例如，基因通過所謂的敲除。“這種組合非常有效，我們能夠接觸和基因操作大約 98% 的細(xì)胞。此外，我們在不激活 CD4+ T 細(xì)胞的情況下做到了這一點，”Keppler 說。“特別令人興奮的是，我們能夠通過一次核轉(zhuǎn)染同時高效消除多達(dá)六個基因。以前沒有人設(shè)法在原代細(xì)胞中做到這一點——我們用從完整器官中分離的細(xì)胞做到了這一點。 ”

基因敲除和敲入

未來，研究人員將因此能夠消除單個基因和整個信號通路并分析它們的功能。通過敲除相應(yīng)的基因，他們已經(jīng)設(shè)法澄清四種先前有爭議的細(xì)胞因素是否在感染 HIV 中起作用。

最重要的是，他們采用了第二種“敲入”方法，即插入額外的或稍微修改過的基因，例如綠色熒光蛋白的基因(綠色熒光蛋白)。在這種蛋白質(zhì)的幫助下，研究人員可以分析特定條件下目標(biāo)基因的活性如何變化，或者他們可以標(biāo)記特定的蛋白質(zhì)。該研究的共同主要作者阿德里安·魯勒 (Adrian Ruhle) 解釋說：“所有這些因素結(jié)合在一起，讓我們有機(jī)會首次在生理條件下研究 HIV 與人類靜息 CD4+ T 細(xì)胞的相互作用。”“但我們也可以更好地研究這些細(xì)胞作為 HIV 之外的免疫細(xì)胞的一般作用。”從長遠(yuǎn)來看，研究人員希望更好地了解這些細(xì)胞的生物學(xué)特性，從而為從患者體內(nèi)完全消除 HIV 提供新方法，因為全世界仍有大約 3700 萬人感染了這種病毒。

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