تطوير طريقة مبتكرة لدراسة قدرات الخلايا المناعية للإنسان
جهاز المناعة في جسمنا عبارة عن شبكة معقدة من الأعضاء والخلايا والبروتينات التي تعمل بشكل متزامن لحماية أجسامنا من الالتهابات التي تسببها مسببات الأمراض ومحاربة التغيرات المسببة للأمراض في الجسم.
السمية الخلوية
السمية الخلوية بوساطة الخلايا هي إحدى آليات الدفاع التي ينفذها الجهاز المناعي الذي يحارب الخلايا الأجنبية، وفق ما تم نشره في موقع ميديكال إكسبريس.
التحليل العميق لمختلف اللاعبين المشاركين في السمية الخلوية يمكن أن يوفر نظرة ثاقبة للعمليات الطبيعية أثناء الصحة الجيدة وآليات الدفاع أثناء اضطراب المناعة الذاتية.
ومع ذلك، فإن طرق التحليل الحالية غير قادرة على وصف تعقيدات السمية الخلوية بدقة لأن هذه الطرق تتبنى نهجًا غير مباشر.
طريقة مبتكرة
البروفيسور المساعد تشيو ليه فنج من معهد NUS للابتكار الصحي، بالتعاون مع أعضاء فريقه الدكتور لواه ين هون والدكتور وو تونغجين، قاموا بابتكار طريقة بسيطة لتحديد وفرز الخلايا المناعية المشاركة في السمية الخلوية بشكل مباشر.
وقال تشيو: «إن المنهجية الجديدة التي اقترحها فريقي انتقائية للغاية في تحديد الخلايا القاتلة القادرة على القضاء بكفاءة على الخلية المستهدفة، وهذا يتناقض مع تقنيات توصيف السمية الخلوية الأخرى، والتي تتطلب عمالة مكثفة وتستغرق وقتًا طويلًا وأقل انتقائية، وهو أيضًا من قسم الهندسة الطبية الحيوية في كلية التصميم والهندسة بجامعة سنغافورة الوطنية».
تم نشر هذه الطريقة الجديدة في Nature Biomedical Engineering.
طلاء الخلايا القاتلة باللون الأخضر
أثناء التسمم الخلوي بوساطة الخلية، يمكن لبعض الخلايا المناعية تدمير الخلايا الأجنبية من خلال تحلل الخلايا عن طريق إطلاق البروتينات التي تؤدي إلى سلسلة من العمليات الخلوية التي تدمر الخلايا الأجنبية.
يشار إلى هذه الخلايا المناعية التي أظهرت سلوك قتل الخلايا بالخلايا القاتلة.
بمجرد قتل هذه الخلايا الأجنبية أو إزالتها، فإنها سوف تتسرب محتوياتها داخل الخلايا إلى المنطقة المحيطة.
بناءً على هذا المفهوم، اقترح فريق جامعة سنغافورة الوطنية طريقة لرسم الأشياء.
أطلق الباحثون على هذه الطريقة الجديدة اسم PAINTKiller.
استخدم الباحثون في جامعة سنغافورة الوطنية صبغة تلوين داخل الخلايا تُعرف باسم كربوكسي فلوريسئين سوسينيميديل إستر (CFSE) لصبغ الخلايا الأجنبية.
يمكن لهذه الصبغة غير السامة الدخول والاحتفاظ بها داخل الخلايا.
ثم قام الفريق بتعديل سطح الخلايا المناعية بحيث يكون لديهم هذا المستقبل لالتقاط صبغة CFSE عندما تطلقها الخلايا الأجنبية أثناء تحلل الخلايا، مما يسمح لهم بتحديد الخلايا القاتلة المسؤولة.
فرز الخلايا القاتلة لتطبيقات العلاج المناعي
بعد التصميم الناجح لطريقة PAINTKiller، أجرى تشيو وفريقه تجربة للتحقيق في إمكانية استخدام PAINTKiller لفرز الأنواع الفرعية من الخلايا القاتلة المشاركة في السمية الخلوية.
أظهر الفريق أن الخلايا القاتلة التي تم تمييزها بصبغة CFSE أظهرت أداءً أفضل في قتل الخلايا الأجنبية مقارنة بالخلايا القاتلة التي لم يتم تمييزها.
وباستخدام صبغة CFSE كمعرف، تمكن باحثو جامعة سنغافورة الوطنية من فرز واستخراج الأنواع الفرعية من الخلايا القاتلة وتنميتها بشكل منفصل، ووجدوا أيضًا أن الخلايا المناعية التي تم تصنيفها بواسطة CFSE باستخدام طريقة PAINTKiller تتمتع بقدرة قتل أفضل وظلت فعالة حتى بعد 12 يومًا.
تشير هذه النتائج الواعدة إلى أن برنامج PAINTKiller يمكن أن يوفر استراتيجية محتملة لإنتاج علاجات مناعية عالية الجودة تعتمد على الخلايا.
توسيع استخدام PAINTKiller
ولإثبات مرونة PAINTKiller، قام الباحثون في جامعة سنغافورة الوطنية بدمجه مع طريقة تعرف باسم مقايسة إفراز السيتوكين (CSA)، والتي تقيس البروتينات التي تسمى السيتوكينات التي تطلقها الخلايا المناعية أثناء الاستجابة المناعية.
خلال هذه التجربة، قام الفريق في نفس الوقت بتسمية سطح الخلايا القاتلة بالمستقبلات التي يمكنها التقاط CFSE والسيتوكينات التي تعد بروتينات مهمة لإشارة الخلية.
أظهرت نتائج هذه التجربة أن PAINTKiller هو أداة قوية لتمكين الكشف الشامل والمرن عن السمية الخلوية وإفراز البروتين والمستقبلات السطحية للخلايا القاتلة الفردية بطريقة عالية الإنتاجية.
نظرًا لتعقيد الآليات المختلفة التي تلعب دورًا أثناء التسمم الخلوي بوساطة الخلايا، فإن نظام خلية واحدة متعدد الوسائط وعالي الإنتاجية يمكنه قياس القدرة السامة للخلايا، حدد خصائص الخلايا المناعية والبروتينات، بالإضافة إلى تحليل التعبير الجيني سيكون مفيدًا لدراسة السمية الخلوية بدقة.
ولتحقيق هذه الغاية، دفع فريق جامعة سنغافورة الوطنية حدود طريقة PAINTKiller وطوّر اختبار PAINTKiller-seq للخلية الواحدة، وهو عبارة عن سير عمل لتسلسل خلية واحدة يدمج البيانات من التحليل النسخي، والتحليل المظهري، ودراسات السمية الخلوية.
يضيف سير العمل هذا إلى طريقة PAINTKiller القياسية للتحقيق، على المستوى الجزيئي، في خصائص الخلايا القاتلة التي تحمل علامة CFSE لفهم ما إذا كان فهي مختلفة وراثيا عن الخلايا القاتلة التي لا تحمل علامة CFSE.
باستخدام اختبار PAINTKiller-seq، أجرى باحثو جامعة سنغافورة الوطنية تحليلًا متعمقًا للعوامل الجزيئية التي ترتبط بنشاط الخلايا القاتلة أثناء السمية الخلوية.
وقال الدكتور وو: «إن تعدد استخدامات PAINTkiller يحمل وعدًا كبيرًا لتعزيز العلاج المناعي القائم على الخلايا وتعزيز سير عمل تصنيع الخلايا، ومن شأن هذا النهج المبتكر أن يوفر أداة مفيدة لرفع جودة ووظيفة المنتج العلاجي النهائي بشكل شامل، مما يمثل تقدمًا ملحوظًا في هذا المجال».
يعمل فريق جامعة سنغافورة الوطنية على توسيع تنوع طريقة PAINTkiller من خلال اختبارها على مجموعات مختلفة من الخلايا القاتلة والغريبة للكشف عن العوامل البيولوجية الكامنة وراء تعقيدات الاستجابات المناعية، وتطويرها كأداة متكاملة للبحث والتطبيقات السريرية.
