Иммунный репертуар

Иммунный репертуар охватывает различные подтипы, которые иммунная система организма производит из иммуноглобулинов или рецепторов Т-клеток . Они помогают распознавать патогены у большинства позвоночных . Подтипы, все немного отличающиеся друг от друга, могут насчитывать десятки тысяч или миллионы в данном организме. Такое большое разнообразие увеличивает вероятность наличия подтипа, который распознает один из многих патогенов, с которыми может столкнуться организм. Слишком мало подтипов, и патоген может избежать иммунной системы, не вызывая сопротивления, что приводит к заболеванию.

Разработка

Лимфоциты генерируют иммунный репертуар путем рекомбинации генов, кодирующих иммуноглобулины и рецепторы Т-клеток, посредством рекомбинации V(D)J . Хотя таких генов всего несколько, все их возможные комбинации могут привести к широкому разнообразию белков иммунного репертуара. В результате отбора клетки с аутореактивными белками (и, таким образом, могут вызывать аутоиммунитет ) удаляются, в то время как клетки, которые могут фактически обнаружить вторгшийся организм, сохраняются. Иммунный репертуар зависит от нескольких факторов:

  • Возраст: по мере развития иммунной системы в течение жизни лимфоциты генерируют свои собственные уникальные последовательности генов. Развитые клетки в конечном итоге умирают, но не могут быть заменены новыми подтипами. [1]
  • Воздействие болезней запускает дальнейшее развитие иммунного репертуара и, таким образом, настраивает иммунный ответ. Клетки памяти В и клетки памяти Т обеспечивают сохранение иммунного репертуара после того, как болезнь прошла.
  • Генетические заболевания ( первичный иммунодефицит может препятствовать созданию и развитию белков иммунного репертуара).
  • Методы лечения, влияющие на иммунную систему, например, трансплантация гемопоэтических стволовых клеток , при которой иммунный репертуар приходится восстанавливать с нуля.

Размер

Из-за технических трудностей, измерения иммунного репертуара проводились редко. Оценки зависят от точного типа или «отсека» иммунных клеток и изучаемого белка, но ожидаемые миллиарды комбинаций могут быть завышенной оценкой. Генетическое пространственно-временное правило, управляющее перестройками локуса TCR, подразумевает, что перестройки V(D)J не являются случайными, следовательно, приводят к меньшему разнообразию V(D)J. [2]

  • Гены TCR гамма в Т-клетках памяти CD8 + CD45RO + в крови: оценки варьируются от 40 000 до 100 000 подтипов у здоровых молодых людей и от 3 600 до 97 000 у здоровых пожилых людей. [3]
  • TCR альфа и TCR бета в CD4 + /CD8 + T-клетках оцениваются примерно в 100 000 подтипов. [4]

Будущие разработки

Секвенирование следующего поколения может иметь большое влияние. [5] Это может получить тысячи последовательностей ДНК из разных генов быстро, в одно и то же время, относительно дешево. Таким образом, может быть возможным взять большой образец клеток из чьей-то иммунной системы и быстро просмотреть диапазон подтипов, присутствующих в образце. Возможность быстрого получения данных из десятков или сотен тысяч клеток, по одной клетке за раз, должна дать хорошее представление о размере иммунного репертуара человека. Эти крупномасштабные данные секвенирования адаптивного иммунного рецепторного репертуара (AIRR-seq) требуют специализированных биоинформатических конвейеров для эффективного анализа. [6] Для этой цели разрабатывается множество вычислительных инструментов, в том числе:

  • MiXCR — одна из наиболее широко цитируемых платформ для анализа данных высокопроизводительного секвенирования рецепторов Т-клеток и В-клеток. [7]
  • Фреймворк Immcantation обеспечивает комплексную аналитическую экосистему для высокопроизводительного анализа данных AIRR-seq. [8] [9]
  • Программное обеспечение Cell Ranger для анализа данных секвенирования отдельных клеток , включая данные рецепторов Т- и В-клеток. [10]

Сообщество AIRR — это организация, управляемая сообществом, которая организует и координирует заинтересованные стороны в использовании технологий секвенирования следующего поколения для изучения иммунных репертуаров. [11] В 2017 году сообщество AIRR опубликовало рекомендации по минимальному набору метаданных, которые следует использовать для описания набора данных AIRR-seq при публикации и размещении в публичном репозитории. [12]

Смотрите также

Ссылки

  1. ^ Блэкман, MA; Вудленд, DL (2011). «Сужение репертуара Т-клеток CD8 в пожилом возрасте». Current Opinion in Immunology . 23 (4): 537– 42. doi :10.1016/j.coi.2011.05.005. PMC  3163762. PMID  21652194 .
  2. ^ Pasqual, N; Gallagher, M; Aude-Garcia, C; Loiodice, M; Thuderoz, F; Demongeot, J; Ceredig, R; Marche, PN; Jouvin-Marche, E (2002). «Количественные и качественные изменения в альфа-перестройках VJ во время дифференцировки тимоцитов мыши: значение для ограниченного репертуара альфа-цепей рецепторов Т-клеток». J. Exp. Med . 196 (9): 1163–73 . doi :10.1084/jem.20021074. PMC 2194109. PMID  12417627 . 
  3. ^ Дэр, Р.; Сайкс, П. Дж.; Морли, А. А.; Бриско, М. Дж. (2006). «Влияние возраста на репертуар цитотоксических клеток памяти (CD8+CD45RO+) Т-клеток в периферической крови: использование перестроенных генов гамма-рецептора Т-клеток в качестве клональных маркеров». Журнал иммунологических методов . 308 ( 1– 2): 1– 12. doi : 10.1016/j.jim.2005.08.016. PMID  16325196.
  4. ^ Arstila, TP; Casrouge, A; Baron, V; Even, J; Kanellopoulos, J; Kourilsky, P (1999). «Прямая оценка разнообразия рецепторов человеческих T-клеток». Science . 286 (5441): 958– 61. doi : 10.1126/science.286.5441.958 . PMID  10542151.
  5. ^ Хан TA, Фриденсон S, де Врис AR, Страшевски J, Рушевей HJ, Редди ST (2016). «Точное и предиктивное профилирование репертуара антител с помощью молекулярной амплификации». Sci. Adv . 2 (3): e1501371. Bibcode : 2016SciA....2E1371K. doi : 10.1126/sciadv.1501371. PMC 4795664. PMID  26998518 . 
  6. ^ Яари, Гур; Кляйнштейн, Стивен Х. (2015-11-20). «Практические рекомендации по анализу секвенирования репертуара рецепторов В-клеток». Genome Medicine . 7 : 121. doi : 10.1186/s13073-015-0243-2 . ​​ISSN  1756-994X. PMC 4654805. PMID 26589402  . 
  7. ^ Болотин, Дмитрий; Пославский, Станислав; Митрофанов Игорь; Шугай, Михаил; Мамедов, Ильгар; Путинцева Екатерина; Чудаков, Дмитрий (29 апреля 2015 г.). «MiXCR: программное обеспечение для комплексного профилирования адаптивного иммунитета». Природные методы . 12 (5): 380–381 . doi :10.1038/nmeth.3364 . Проверено 30 апреля 2023 г.
  8. ^ Хайден, Вандер; А, Джейсон; Яари, Гур; Удуман, Мохамед; Стерн, Джоэл NH; О'Коннор, Кевин С.; Хафлер, Дэвид А.; Виньо, Франсуа; Кляйнштейн, Стивен Х. (2014-07-01). "pRESTO: набор инструментов для обработки высокопроизводительного секвенирования необработанных прочтений репертуаров рецепторов лимфоцитов". Биоинформатика . 30 (13): 1930–1932 . doi :10.1093/bioinformatics/btu138. ISSN  1367-4803. PMC 4071206. PMID 24618469  . 
  9. ^ Гупта, Намита Т.; Хайден, Вандер; А, Джейсон; Удуман, Мохамед; Гадала-Мария, Даниил; Яари, Гур; Кляйнштейн, Стивен Х. (15 октября 2015 г.). «Change-O: набор инструментов для анализа крупномасштабных данных секвенирования репертуара иммуноглобулинов В-клеток». Биоинформатика . 31 (20): 3356–3358 . doi : 10.1093/bioinformatics/btv359. ISSN  1367-4803. ПМЦ 4793929 . ПМИД  26069265. 
  10. ^ Чжэн, Г.; Терри, Дж.; Белградер, П. (16.01.2017). «Массовое параллельное цифровое транскрипционное профилирование отдельных клеток». Nature Communications . 8 : 14049. doi : 10.1038/ncomms14049. PMC 5241818. PMID  28091601 . 
  11. ^ Бреден, Феликс; Прак, Лунинг; Т, Элайн; Петерс, Бьёрн; Рубельт, Флориан; Шрамм, Хаим А.; Буссе, Кристиан Э.; Хайден, Вандер; А, Джейсон (2017). «Воспроизводимость и повторное использование данных о репертуаре адаптивных иммунных рецепторов». Frontiers in Immunology . 8 : 1418. doi : 10.3389/fimmu.2017.01418 . ISSN  1664-3224. PMC 5671925. PMID 29163494  . 
  12. ^ Рубельт, Флориан; Буссе, Кристиан Э.; Бухари, Сайед Ахмад Чан; Бюркерт, Жан-Филипп; Мариотти-Феррандис, Энкарнита; Коуэлл, Линдси Г.; Уотсон, Кори Т.; Мартандэн, Нишант; Фэйсон, Уильям Дж. (16.11.2017). «Рекомендации сообщества по репертуару адаптивных иммунных рецепторов по обмену данными секвенирования иммунного репертуара». Nature Immunology . 18 (12): 1274– 1278. doi :10.1038/ni.3873. PMC 5790180. PMID  29144493 . 
  • Сайт иммуногенетики — CNRS, Франция. Поддерживается MP LeFranc. Архивировано 2012-07-17 в Wayback Machine
Retrieved from "https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Immune_repertoire&oldid=1243784050"