研究人员创造了免疫系统的“Instagram”，融合了科学和技术
走在科学技术的前沿让霍林斯癌症中心(HCC)的研究人员卡斯滕·克里格(Carsten Krieg)博士兴奋不已。每天，他都会走进他的实验室，那里有一台被恰当地标记为Helios的大规模细胞仪。克里格解释了它是如何将等离子体加热到6000摄氏度的，这与太阳上的温度相当。
这让这位最近加入南卡罗来纳医科大学免疫学系和皮肤学系的德国人完成了一项有趣的壮举。他创造了一种关于人体免疫系统的“Instagram”。他说，对于接受实验性免疫治疗的癌症患者来说，实际应用是显而易见的，也是令人兴奋的。
“我在这里使用的是一种非常新颖的技术，被称为大规模细胞术，它可以让你以非常高的灵敏度来制作你的免疫系统的图片。这是可能的，因为有人工智能，机器学习与算法相结合，可以使一个非常复杂的系统易于可视化。”?？基本上，它的工作原理是研究人员染色细胞利用稀有金属偶联抗体靶向表面和细胞内蛋白质。“通常在生物组织中，没有稀有金属，所以这项技术在检测目标时提供了更高的灵敏度。”
在太阳神内部，细胞被感应耦合等离子体电离。来自每个染色细胞的离子保持在离散的云中，可以在质谱仪中检测到。他说，这项技术可能在每个细胞中检测到多达100个标记，尽管由于实际限制，大约40个标记更为现实。然后，研究人员利用人工智能和生物信息学创建了一个可以读取结果的二维地图，创建了一个包含数百万个血细胞的Instagram。
“这是一种简单的方法来观察复杂的反应，比如你在免疫治疗中发现的反应。”
这是至关重要的，因为克里格和其他癌症研究人员希望推进免疫治疗领域。尽管免疫疗法显示出了巨大的前景，但绝大多数患者要么没有反应，要么有不良副作用或复发。克里格来自瑞士苏黎世的大学研究优先项目(URPP)，他想知道这项技术是否可以用来预测哪些患者可能对某些治疗有反应。
在苏黎世期间，他和他的同事决定使用这项技术来研究黑色素瘤。该研究刊登在二月号的封面上自然医学，题为“高维单细胞分析预测抗pd -1免疫治疗的反应”，确定了血液中的生物标志物，可以预测转移性黑色素瘤患者是否会对免疫治疗产生积极反应。他说，目的是看看对这些生物标志物进行血液测试是否能识别出那些更有可能受益的人，同时允许“无反应者”在不耽误时间的情况下开始其他治疗。“这是医生和医疗保健系统的决策工具。”
它也是一个强大的研究工具，因为它可以了解免疫疗法起作用的机制。最近的研究发现，外周血中被称为经典单核细胞的免疫细胞类型可能是对抗pd -1免疫检查点治疗有反应的患者的潜在生物标志物转移性黑色素瘤．“令人惊讶的是，我们清楚地发现，在免疫治疗前，有应答者的单核细胞频率高于无应答者。”
克里格说，他渴望加入HCC，与这里的免疫治疗研究人员一起工作，并利用他感觉跨部门的协同作用。他想继续他在黑色素瘤方面的工作，同时也想把这项技术用于其他癌症，包括头颈癌、胃肠道癌和肺癌。
李子海，医学博士，微生物学和免疫学系主任，肝癌癌症免疫项目联合负责人，说MUSC很幸运地聘请了Krieg。
“他不仅带来了他在免疫学方面的丰富知识，还带来了他在大规模细胞术技术及其应用方面的专业知识。这项技术为单细胞水平的患者血液高维分析提供了一个强大的平台。”
克里格最近的研究自然医学证明该技术可用于临床，以分析患者的免疫系统，以更好地指导免疫治疗的决策。“重要的是，MUSC已经通过获得第二代仪器来投资这项技术，”李说。“克里格博士的到来将促进这项技术的快速发展和应用，使南卡罗来纳州的患者受益。”
除了寻找可预测的生物标志物，克里格说，科学家们可以使用这项技术来仔细检查细胞在组织和肿瘤的微环境中是如何相互作用的。“我们现在有Instagram上的照片，治疗前的照片和治疗中的照片。但你可以拍摄更多这样的照片，所以你要在三个月、半年、一年之后才能看到。”“这允许更多的Facebook方法，所以每次你得到免疫系统的照片，你就得到了背景。”
克里格认为这项技术开创了癌症研究的新时代。他说，回顾过去几十年，化疗是主要的治疗方法。然后，科学发展到对基因组进行测序，并在DNA中发现特定抑制剂的突变。
“在DNA和转录组之后，这项技术令人兴奋的事情是进化的下一步:我们现在正在研究蛋白质组。”
蛋白质组是基因组或细胞在特定时间、特定条件下所表达的一整套蛋白质。“我对这项工作感到非常兴奋，因为这是科学的下一步。这实际上是相互作用发生的原因，免疫细胞与免疫细胞或肿瘤细胞相互作用。我们正在研究你体内细胞的整个网络，以及它们如何对你的环境和免疫治疗做出反应。
对病人进行实时监测根据他们特定的基因组成和免疫疗法他们接受的治疗为各种研究提供了可能性。他说，这使得医生可以应用精准医疗来帮助患者和研究人员使用系统生物学来发现疾病的机制。
“我希望在诊所里有所作为，让病人从一开始就接受正确的治疗。在研究方面，我们想了解这是如何工作的。什么时候需要哪些元素?免疫系统的哪个元素需要被激活?”
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