电路的细胞参与免疫、自身免疫性疾病

新工作细胞天文台,Broad研究所的卡拉曼布里格姆和妇女医院,哈佛大学、麻省理工学院、耶鲁大学和扩大的了解一种免疫细胞,称为T辅助17或Th17细胞——的发展,和经济增长如何影响免疫反应的发展。弄清楚这些细胞是如何“连线”,研究人员让一个令人惊讶的之间的联系自身免疫和盐的摄入量,强调遗传和环境因素的相互作用在疾病易感性。他们的工作的结果出现在三个同伴论文自然这个星期。

研究人员集中在T细胞,因为它们在清除外来病原体和各种重要角色自身免疫性疾病。“我们想追求的问题是:如何高致病性,促炎T细胞发展?“Vijay Kuchroo说,感染和免疫中心主任布莱根妇女医院生物医学研究所和一个广泛的准会员。ob欧宝直播nbaKuchroo也是哈佛医学院的神经学教授。“一旦我们有更清楚的认识到致病Th17细胞的发展,我们可能会寻求方法来调节他们或他们的功能”。

的人类免疫系统在一种微妙的平衡状态:太少活动使一个人容易受到外来入侵者,但是过多的活动可能会伤害身体应该保护。这种微妙的平衡被打破时,它会导致自身免疫性疾病。但人们很少知道分子电路维护或upsets-such平衡。

“我们想了解身体如何得到正确的类型的免疫细胞的数量,以及它如何使这些细胞在合适的活动水平,使他们不太活跃,也不是不够,”特拉维夫雷格夫说,Broad研究所核心成员和麻省理工学院的生物学副教授。Regev也是霍华德·休斯医学研究所的一个早期职业科学家和卡拉曼细胞天文台主任广泛。”的价值进行客观的分析,我们可以了解更多关于分子生物学,确定新的球员在这一过程中。”

Th17细胞能促进炎症对病原体的抵抗力是很重要的,但他们也被卷入疾病如多发性硬化症,牛皮癣,类风湿性关节炎,强直性脊柱炎。这些疾病的治疗方法,如牛皮癣,包括操纵T细胞的功能。

耶鲁大学的大卫·哈法研究人类自身免疫性疾病、特别是Th17细胞的作用,并与Kuchroo集团合作多年。“这些都不是坏的疾病基因单独或疾病造成的环境,但是一个坏的疾病基因和环境之间的相互作用,”哈说,吉尔伯特·格拉泽神经学教授,教授免疫生物学,神经学部门主席,本周之一的资深作者自然论文。

一些基因已经被先前与Th17发展,但该研究小组想要一个更全面的观点。研究细胞发展的挑战之一,然而,是细胞,特别是免疫细胞随着时间的推移,变化和发展。研究人员选择采取频繁的快照- 18在三天看到T细胞内发生了什么,因为他们从幼稚细胞成长为更专业Th17细胞。从这些快照,他们使用计算算法开始整合网络的分子变化的细胞成熟。

这个初始信息,研究人员系统地测试他们的模型通过沉默基因一个接一个,这可能有助于揭示网络最重要的点,理清自己的生物学意义。

为此,他们需要一个技术允许他们沉默基因没有扰乱细胞过程。虽然核糖核酸干扰(RNAi)是一种强大的方式关闭单个基因,大部分RNAi技术依赖病毒运载工具。当科学家们试图扰乱T细胞通过这些传统技术,细胞改变或死亡,限制了这些策略的有效性。

说:“这是一个真正的挑战Kuchroo。“每一次我们试图表达下调基因与现有技术,细胞会改变。我们不知道如果我们关注正确的事情。我们需要一个新技术——这可能戏剧性但精确的效果。”

一个解决方案来自一个不太可能的来源。哈佛大学教授和广泛的准会员鸿坤公园和他的实验室在物理化学和化学生物学的部门,一直致力于computer-chip-like结构与脑细胞。Co-first作家亚历克斯Shalek和Jellert Gaublomme连同其他实验室成员开发了硅纳米线的床——小针设计皮尔斯细胞。

“我们了解到,我们可以用这些针微创的方式提供分子进入细胞,”说公园。“Vijay和特拉维夫教我,这可以让你有很多事情要做,你做不到的。这是一个另人大开眼界的经验。”

一样的细针注射器可以插入皮肤而引起不超过一小捏感觉,纳米线可以插入细胞,造成的破坏最小。使用这种新技术,团队嘲笑网络,一块一块的,通过删除每个所需的关键基因Th17细胞的发展。

co-first作者Nir Yosef的帮助下,一个博士后广泛和布莱根妇女医院的研究小组发现,Th17细胞是由两个网络,看似相互矛盾:一个网络积极调节细胞,诱导他们人数增加而抑制其它细胞的发展。其他消极的调节,有相反的效果。

“完美的张力,这是一个系统”。“它会抑制和促进Th17细胞创造,使细胞保持平衡。”

通过这个分析,站在一个特定的基因研究人员:SGK1。基因扮演着一个重要的角色在细胞的发展,当关闭在老鼠,Th17细胞就不会产生。

SGK1没有描述T细胞之前,但它被发现在细胞在肠道和肾脏,它扮演了一个角色在吸收盐。

在此基础上,两个研究小组开始着手测试盐之间的联系和autoimmunity-Kuchroo, Regev,和他们的同事处理老鼠细胞和小鼠模型,和哈法与人类的团队合作细胞。

通过努力由co-first作者和布莱根妇女医院的博士后栓,团队发现他们可以诱发更严重形式的自身免疫性疾病,以更高的利率,在一个高盐饮食的老鼠比那些正常喂养老鼠的饮食。Kuchroo笔记虽然高盐饮食本身并没有引起自身免疫性疾病,研究人员不得不疾病,在这种情况下通过注射自体抗原促使老鼠的免疫系统反应。

“这不仅仅是盐,当然,“Kuchroo说。“我们有这种基因架构——基因与各种形式的自身免疫性疾病,和使一个人发展中自身免疫性疾病。但我们也怀疑环境因素——感染,吸烟,和缺乏阳光和维生素D,可能起到了重要的作用。盐可以是一件事的诱发环境因素可能促进自身免疫的发展。”

“一个重要的问题是:一个人怎么能认为这些结果在人类健康?”雷格夫说。“现在说还为时过早,你不应该吃盐,因为你会得到一种自身免疫性疾病。我们提出一个有趣的假设-盐和自身免疫之间的连接,现在必须测试通过仔细在人类流行病学研究。”

研究人员计划利用细胞电路数据识别和跟进潜在的药物靶点。Kuchroo指出,发布的工作和未来的研究是唯一可能的,因为所邀集跨学科的团队成员共享关于单元电路的问题。

“我们经常在隔离在我们的工作领域的专业知识,但这是我不可能做的工作在我自己的实验室,鸿坤和特拉维夫不可能在各自的实验室,完成“Kuchroo说。“我们需要的这种独特的组合工具和技术来解决这个问题。展望未来,我们需要的工具和智力的不同学科为了解决大问题在生物学和医学。”