Иммунный репертуар - Immune repertoire

В иммунный репертуар охватывает различные подтипы, из которых состоит иммунная система организма. иммуноглобулины или Рецепторы Т-клеток. Это помогает распознать патогены в большинстве позвоночные. Все подтипы, немного отличающиеся друг от друга, могут достигать десятков тысяч или миллионов в одном организме. Такое большое разнообразие увеличивает вероятность наличия подтипа, распознающего один из многих патогенов, с которыми может столкнуться организм. Слишком мало подтипов, и возбудитель может беспрепятственно избегать иммунной системы, что приводит к болезни.

Разработка

Лимфоциты генерировать иммунный репертуар путем рекомбинации генов, кодирующих иммуноглобулины и рецепторы Т-клеток, посредством V (D) J рекомбинация. Хотя таких генов всего несколько, все их возможные комбинации могут привести к большому разнообразию белков иммунного репертуара. Путем отбора клетки с аутореактивными белками (и, следовательно, могут вызывать аутоиммунитет ) удаляются, а клетки, которые действительно могут обнаружить вторгшийся организм, остаются. На иммунный репертуар влияет несколько факторов:

  • Возраст: по мере развития иммунной системы в течение жизни лимфоциты генерируют свои собственные уникальные последовательности генов. Развитые клетки со временем погибают, но не могут быть заменены новыми подтипами.[1]
  • Подверженность болезням запускает дальнейшее развитие иммунного репертуара и, таким образом, настраивает иммунный ответ. В-клетки памяти и Т-клетки памяти обеспечить сохранение иммунного репертуара после того, как болезнь прошла.
  • Генетические заболевания (первичный иммунодефицит может препятствовать созданию и развитию белков иммунного репертуара.
  • Лечение, влияющее на иммунную систему, например трансплантация гемопоэтических стволовых клеток, где иммунный репертуар нужно восстанавливать с нуля.

Размер

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

  • Гены TCR гамма в CD8+CD45RO+ Т-клетки памяти в крови: оценки варьируются от 40 000 до 100 000 подтипов у здоровых молодых людей и от 3600 до 97 000 у здоровых пожилых людей.[3]
  • TCR альфа и TCR бета в CD4+/ CD8+ Т-клетки насчитывают примерно 100 000 подтипов.[4]

Будущие разработки

Секвенирование нового поколения может иметь большое влияние.[5] Это позволяет получить тысячи последовательностей ДНК из разных генов быстро, в то же время относительно дешево. Таким образом, можно взять большой образец клеток из чьей-либо иммунной системы и быстро посмотреть на диапазон подтипов, присутствующих в образце. Возможность быстро получать данные от десятков или сотен тысяч клеток, по одной за раз, должна дать хорошее представление о размере иммунного репертуара человека. Эти данные крупномасштабного секвенирования репертуара адаптивного иммунного рецептора (AIRR-seq) требуют эффективного анализа специализированных биоинформатических конвейеров.[6] Для этого разрабатывается множество вычислительных инструментов. В Каркас Immcantation предоставить аналитическую экосистему от начала до конца для высокопроизводительного анализа данных AIRR-seq.[7][8] В Сообщество AIRR - это организация, управляемая сообществом, которая объединяет и координирует заинтересованные стороны в использовании технологий секвенирования следующего поколения для изучения иммунного репертуара.[9] В 2017 году сообщество AIRR опубликовало рекомендации по минимальному набору метаданных, которые следует использовать для описания набора данных AIRR-seq при публикации и хранении в общедоступном репозитории.[10]

Рекомендации

  1. ^ Блэкман, Массачусетс; Вудленд, DL (2011). «Сужение репертуара CD8 Т-лимфоцитов в пожилом возрасте». Текущее мнение в иммунологии. 23 (4): 537–42. Дои:10.1016 / j.coi.2011.05.005. ЧВК  3163762. PMID  21652194.
  2. ^ Паскуаль, Н; Галлахер, М; Од-Гарсия, C; Loiodice, M; Thuderoz, F; Demongeot, J; Ceredig, R; Марке, ПН; Жувен-Марш, Э (2002). «Количественные и качественные изменения в альфа-перестройках V-J во время дифференцировки тимоцитов мышей: значение для ограниченного репертуара альфа-цепи рецептора Т-клеток». J. Exp. Med. 196 (9): 1163–73. Дои:10.1084 / jem.20021074. ЧВК  2194109. PMID  12417627.
  3. ^ Dare, R; Сайкс, П.Дж.; Морли, АА; Бриско, MJ (2006). «Влияние возраста на репертуар Т-клеток цитотоксической памяти (CD8 + CD45RO +) в периферической крови: использование перестроенных гамма-генов Т-клеточного рецептора в качестве клональных маркеров». Журнал иммунологических методов. 308 (1–2): 1–12. Дои:10.1016 / j.jim.2005.08.016. PMID  16325196.
  4. ^ Арстила, ТП; Casrouge, A; Барон, V; Даже, Дж; Kanellopoulos, J; Курильский, П (1999). «Прямая оценка разнообразия рецепторов Т-лимфоцитов человека». Наука. 286 (5441): 958–61. Дои:10.1126 / science.286.5441.958. PMID  10542151.
  5. ^ Хан Т.А., Friedensohn S, de Vries AR, Straszewski J, Ruscheweyh HJ, Reddy ST (2016). «Точное и предсказуемое профилирование репертуара антител с помощью молекулярного анализа отпечатков пальцев». Sci. Adv. 2 (3): e1501371. Bibcode:2016SciA .... 2E1371K. Дои:10.1126 / sciadv.1501371. ЧВК  4795664. PMID  26998518.
  6. ^ Яари, Гур; Кляйнштейн, Стивен Х. (2015-11-20). «Практические рекомендации по секвенированию репертуара рецепторов В-клеток». Геномная медицина. 7: 121. Дои:10.1186 / s13073-015-0243-2. ISSN  1756-994X. ЧВК  4654805. PMID  26589402.
  7. ^ Хайден, Вандер; A, Джейсон; Яари, Гур; Удуман, Мохамед; Стерн, Джоэл Н. Х .; О'Коннор, Кевин С.; Хафлер, Дэвид А .; Виньо, Франсуа; Кляйнштейн, Стивен Х. (01.07.2014). «pRESTO: набор инструментов для обработки необработанных данных высокопроизводительного секвенирования репертуаров рецепторов лимфоцитов». Биоинформатика. 30 (13): 1930–1932. Дои:10.1093 / биоинформатика / btu138. ISSN  1367-4803. ЧВК  4071206. PMID  24618469.
  8. ^ Gupta, Namita T .; Хайден, Вандер; A, Джейсон; Удуман, Мохамед; Гадала-Мария, Даниил; Яари, Гур; Кляйнштейн, Стивен Х. (2015-10-15). «Change-O: набор инструментов для анализа данных крупномасштабного секвенирования репертуара B-клеточного иммуноглобулина». Биоинформатика. 31 (20): 3356–3358. Дои:10.1093 / биоинформатика / btv359. ISSN  1367-4803. ЧВК  4793929. PMID  26069265.
  9. ^ Бреден, Феликс; Прак, Лунинг; Т, Элин; Петерс, Бьорн; Рубельт, Флориан; Schramm, Chaim A .; Busse, Christian E .; Хайден, Вандер; А, Джейсон (2017). «Воспроизводимость и повторное использование данных репертуара адаптивных иммунных рецепторов». Границы иммунологии. 8: 1418. Дои:10.3389 / fimmu.2017.01418. ISSN  1664-3224. ЧВК  5671925. PMID  29163494.
  10. ^ Рубельт, Флориан; Буссе, Кристиан Э; Бухари, Сайед Ахмад Чан; Бюркерт, Жан-Филипп; Мариотти-Феррандис, Энкарнита; Коуэлл, Линдси Джи; Уотсон, Кори Т; Мартхандан, Нишант; Фэйсон, Уильям Дж (2017-11-16). «Рекомендации сообщества по репертуару адаптивных иммунных рецепторов по обмену данными секвенирования иммунного репертуара». Иммунология природы. 18 (12): 1274–1278. Дои:10.1038 / ni.3873. ЧВК  5790180. PMID  29144493.

внешняя ссылка