免疫學(xué)單細(xì)胞研究新技術(shù)
人體的免疫系統(tǒng)是一個非常龐大，而且非常分散、各自為政（decentralized）的守衛(wèi)大軍。盡管有數(shù)十億分工明確的免疫細(xì)胞不停地守護(hù)著人體的安全，但是我們很難明確指出，在某個時刻、某個地方，哪個免疫細(xì)胞在執(zhí)行什么任務(wù)。隨著蛋白質(zhì)組學(xué)技術(shù)和基因組學(xué)技術(shù)的發(fā)展，科研人員也在不斷加深他們對人體免疫系統(tǒng)的認(rèn)識和了解。研究人體免疫系統(tǒng)是一個非常龐大的工程，這項工作產(chǎn)生的數(shù)據(jù)量將會是人類基因組計劃（Human Genome Project）數(shù)據(jù)量的1000億倍。
數(shù)十年來，免疫學(xué)家主要依靠流式細(xì)胞技術(shù)（flow cytometry）開展免疫學(xué)研究，并通過不同的熒光標(biāo)簽對細(xì)胞進(jìn)行標(biāo)記和研究。近8、9年來，該領(lǐng)域又興起了質(zhì)譜流式細(xì)胞技術(shù)（mass cytometry，又名CyTOF）。該技術(shù)主要利用金屬離子對細(xì)胞進(jìn)行標(biāo)記，它為科研人員提供了更多與腫瘤、結(jié)核和瘧疾等病理狀態(tài)下的免疫反應(yīng)有關(guān)的信息。
可是，這些技術(shù)也只能一窺皮毛，無法真正了解T細(xì)胞和B細(xì)胞的詳細(xì)工作情況。據(jù)美國紐約斯隆凱特琳癌癥中心（Memorial Sloan Kettering Cancer Center in New York City）的分子生物學(xué)家Jennifer Sims介紹，由于這些細(xì)胞都會表達(dá)*的蛋白質(zhì)分子，比如T細(xì)胞受體和B細(xì)胞受體，所以也能地識別特異性的靶標(biāo)，并做出相應(yīng)的反應(yīng)，而且這一系列生理過程還都在不斷的進(jìn)化之中。免疫細(xì)胞可以說是人體內(nèi)“有個性”的細(xì)胞了。
這些細(xì)胞表面受體能夠識別各種病原體和腫瘤細(xì)胞表達(dá)的各種特異性的分子和抗原。一旦受體偵測到有害的抗原，它們就會激活免疫細(xì)胞，使其增殖，并且轉(zhuǎn)移到有害物質(zhì)所在位置，發(fā)動免疫攻擊。每一個受體都是由免疫細(xì)胞內(nèi)大量的基因重排之后編碼而成的。上個月，美國芝加哥市召開了美國癌癥研究學(xué)會（American Association for Cancer Research），其中有一個分會場就是專門討論T細(xì)胞分析技術(shù)的。在我們一生中，這些與疾病斗爭的免疫細(xì)胞可以表達(dá)出1020個不同的受體，Sims就是這個專場的主席。
科研人員希望通過對這些受體（包括B細(xì)胞受體）的研究能揭開人體免疫系統(tǒng)進(jìn)化，以及對抗疾病之謎?？墒橇魇郊?xì)胞技術(shù)只能獲得非常粗淺的信息，比如哪些細(xì)胞增多了，哪些細(xì)胞變少了，而免疫受體分析技術(shù)（immune-receptor profiling method）則可以明確指出哪一些細(xì)胞克隆參與了免疫反應(yīng)。據(jù)美國麻省理工學(xué)院（Massachusetts Institute of Technology, MIT）的化學(xué)物理學(xué)家Alex Shalek介紹，科研人員為了研究這些特化的受體，以及進(jìn)一步提高單細(xì)胞分析技術(shù)，又開發(fā)出了一大批以測序為基礎(chǔ)的研究手段。Shalek自己的實驗室也開發(fā)了一系列的工具，來研究這些免疫細(xì)胞在正常和病理狀態(tài)下，彼此之間是如何相互作用的。Shalek設(shè)想，正如DNA僅僅依靠ATGC這四個“字母”就可以編碼出大量的基因，從理論上來說，如果利用特異性的DNA小片段對抗體進(jìn)行標(biāo)記，也可以標(biāo)記無數(shù)抗體蛋白。
而且，這些試驗技術(shù)還可以極大地豐富免疫學(xué)的研究手段，比如科研人員就可以借此開展轉(zhuǎn)錄組學(xué)研究工作等。雖然目前這些技術(shù)還不如流式細(xì)胞技術(shù)那么完善和成熟，但是這些以測序技術(shù)為基礎(chǔ)的研究手段可以在任何一個有測序儀的實驗室開展，也可以在醫(yī)院、診所里使用。未來隨著測序儀的小型化和便攜化，還可以在更多的地方得到應(yīng)用?？蒲腥藛T現(xiàn)在至少有6種商業(yè)化的系統(tǒng)可以選擇，也可以設(shè)計適合自己需要的試驗方法，來研究單個免疫細(xì)胞里的RNA和蛋白質(zhì)，將隱藏在這些RNA和蛋白質(zhì)里的秘密破譯成DNA測序儀可以輕而易舉解讀的“明碼文件”。
Sims認(rèn)為，綜上所述，這些新技術(shù)都可以幫助科研人員用更精細(xì)的手段去認(rèn)識不同免疫細(xì)胞在不同病理微環(huán)境下的活動和作用。
