新型无标记成像技术显示T细胞内部的光

T细胞是在与试图引起疾病的渗透病原体作战的第一线的免疫士兵。一项新的研究发表在自然生物医学工程描述了一种新的无标签成像技术，可以区分活跃的T细胞和那些不工作的T细胞。

该方法可以帮助评估T细胞参与免疫治疗癌症治疗或者自身免疫性疾病。

“T细胞有一个代谢开关，可以调节它们的活动，”莫格里奇研究所的首席研究员、威斯康星大学麦迪逊分校生物医学工程副教授梅丽莎·斯卡拉说。在一个健康的个体中，大多数T细胞处于静止状态——它们不活跃，但准备好并等待信号加入对抗入侵的病毒或细菌的积极战斗。

“我们想测试一下我们的成像技术可以区分静止T细胞和激活T细胞之间的区别，”亚历山德拉·沃尔什说，她曾是莫格里奇研究所的助理科学家，现在是德克萨斯农工大学生物医学工程助理教授。

描述T细胞的大多数方法都是基于抗体的，例如流式细胞术或免疫组织化学。这些需要用抗体或造影剂染色，这一过程对细胞是破坏性的。

或者，Walsh和Skala的方法检测细胞内分子的自发荧光，当用显微镜和红外激光成像时，这些分子自然发光。这个无标签的过程是非破坏性的，也不会改变细胞的行为。这项技术可以用于成像盘子或盘子中的细胞，组织样本，甚至是完整生物体的活体成像。

“这是超级新颖的，”Skala说。“大多数人都没有使用这些技术——你在免疫学中看不到很多自体荧光研究。”

为了验证他们的方法，研究人员获得了血液样本从健康供体中分离T细胞，并测量NAD(P)H和FAD的自身荧光，这两种分子参与细胞代谢。

沃尔什说:“我们让一些T细胞处于静止状态，然后我们向一组T细胞中添加抗体来激活它们。”

静止细胞与激活细胞的图像显示了代谢功能的差异，最显著的是通过激活T细胞群中NAD(P)H自发荧光的变化。他们还观察到活跃的T细胞比静止的T细胞稍大。

Skala说，激活方案和成像能力将有助于制造用于免疫疗法的CAR-T细胞。这些重新设计的T细胞通常与其他细胞(如癌细胞)共同培养，以测试它们的反应性。

然而，使用额外的苛刻试剂或抗体标签来进一步表征T细胞是CAR-T细胞制造商的一个瓶颈。自动荧光方法提供了一种有吸引力的方法来进行这些实验，它通过在多个时间点对相同的细胞进行成像，而不具有破坏性。

沃尔什说:“我们展示了我们的成像技术可以解决时间上的变化。”“在添加激活抗体后的几分钟内，我们就能看到成像终点的变化。”

Walsh补充说，使用流式细胞仪很难看到这些动态变化，因为染色和孵育所需的时间使得很难捕捉多个时间点。

Skala实验室计划继续这方面的研究，以更好地了解癌症患者的T细胞在肿瘤生长或接受免疫疗法时的反应。

“这些技术可以告诉我们一些我们不知道的关于肿瘤或T细胞制造的事情，”Skala补充道，“因为以前我们没有方法来监测T细胞的行为。

虽然这种新技术比传统方法有许多优点，但仍有局限性。首先，自体荧光成像不是很敏感。

“我们不依赖于真正具体的标签，我们依赖于新陈代谢细胞斯卡拉说。“这只能让你在区分细胞类型方面走到这里。”

此外，沃尔什说，这项技术需要有经验的人来进行显微成像和分析数据。

Skala实验室正致力于开发一个原型机，以发挥他们的大型显微镜的成像能力，并将其转化为一个“盒子大小”的系统。

斯卡拉说:“你不必是专业的光学工程师就能使用它。”“这是我们努力的方向。我们正在努力让它更容易获得。”