Nature子刊:大规模单细胞基因分析平台,快速筛选人体天然抗体库【易科学前沿】

快人一步预约仪器做实验_易科学

(左中:Brandon DeKosky和他的博士实习生们)

抗体蛋白是人类免疫系统的重要组成部分。如果今年你得过流感,你体内可能就会生成并记忆针对这种流感病毒株的适应性免疫抗体,以抵御下次感染。人体内总共有多少种抗体?根据Nature Biotechnology报道的一项最新技术,这个问题的答案也许很快就能揭晓。

“B细胞编码的抗体分子由两种不同基因组成,我们分别称之为重链和轻链,”堪萨斯大学(University of Kansas,KU)的研究人员说道。“分别来自重链和轻链的VH和VL是抗体基因靶向特定病毒的重要区域。因此,VH和VL可作为抗体筛查和识别重点区域。”

此前,抗体发现工作往往依赖单细胞克隆,它的主要缺点是成本昂贵,且仅适用于检测庞大人体抗体库中的一小部分样本。

“因为抗体来自两个不同基因,它们的变异度极高且位于单一B细胞内,因此我们需要进行单细胞操纵,集体重现一整套抗体基因,”文章共同作者、KU化学&石油工程和药物化学助理教授Brandon DeKosky说。“我们新开发的方法解决了传统单细胞克隆昂贵、费时的弊端,使任意实验室都可以通过单次实验,筛查数百万抗体生产细胞。”

“通过这种方法,我们发现了人类免疫保护许多不为人知的新事件,”DeKosky说“这将大幅提高更有效的抗体药物和疫苗开发。”

“非天然基因配对生产的抗体在动物体内的效果往往并不理想,人工合成抗体难以适应真实人体免疫反应,”DeKosky说。“而我们所鉴定的抗体都是人体自然生成的,其中包含极具潜力的抗体药物线索,从此我们将能更好地了解人类对疫苗接种和自然感染的免疫反应差异。”

“筛查HIV患者捐献血液样本,也许我们能发现对病毒有强烈免疫反应的新抗体。或者,检测接种疫苗后的抗体生产情况,研究疫苗的真实工作情况。一旦发现有效的中和抗体,就可以立即开展新疫苗或新治疗药物制备。”

(学生们在操作高通量单细胞遗传分析自定义仪器)

据DeKosky说,许多本科生和研究生也参与了该项目的研发。“这是学术研究和科研训练之间协同互作的良好例子。在我们开展这项研究的几年里,大量暑期交换生、本科生、研究生和博士后在此接受锻炼,作为他们职业生涯的过渡阶段。他们是这项新技术的创造者,也是新技术的传播者。”

(参加暑期科研的本科生Natalie Bui和博后研究员Tiffany Nguyen正在测量DNA样品)

“我们实验室将继续发展和完善这一平台,并将其应用到了解免疫反应和发现新治疗药物等方面,”DeKosky说。“作为这项技术的发源地,我们期待能涌现出更多令人兴奋的研究发现,所以敬请关注。”


参考文献:
Functional interrogation and mining of natively paired human VH:VL antibody repertoires


最新进展:2018年新技术:质谱成像



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