Imunitní repertoár - Immune repertoire

The imunitní repertoár zahrnuje různé podtypy, z nichž imunitní systém organismu vytváří imunoglobuliny nebo Receptory T-buněk. Pomáhají rozpoznat patogeny ve většině obratlovců. Podtypy, které se od sebe navzájem mírně liší, mohou v daném organismu činit desítky tisíc nebo miliony. Taková široká škála zvyšuje pravděpodobnost výskytu podtypu, který rozpoznává jeden z mnoha patogenů, se kterými se organismus může setkat. Příliš málo podtypů a patogen se mohou imunitnímu systému, bez povšimnutí, vyhnout, což může vést k onemocnění.

Rozvoj

Lymfocyty generovat imunitní repertoár rekombinací genů kódujících imunoglobuliny a receptory T buněk V (D) J rekombinace. I když existuje jen několik z těchto genů, všechny jejich možné kombinace mohou mít za následek širokou škálu proteinů imunitního repertoáru. Selekcí buňky s autoreaktivními proteiny (a tak mohou způsobit autoimunita ) jsou odstraněny, zatímco buňky, které mohou skutečně detekovat napadající organismus, jsou zachovány. Imunitní repertoár ovlivňuje několik faktorů:

  • Věk: jak se imunitní systém vyvíjí po celý život, lymfocyty generují své vlastní jedinečné genové sekvence. Vyvinuté buňky nakonec zemřou, ale nemusí být nahrazeny novými podtypy.[1]
  • Vystavení chorobám spouští další vývoj imunitního repertoáru, a tím dolaďuje imunitní odpověď. Paměťové B buňky a paměťové T buňky zajistit perzistenci imunitního repertoáru po uplynutí nemoci.
  • Genetická onemocnění (primární imunodeficience může bránit tvorbě a vývoji proteinů imunitního repertoáru.
  • Léčba ovlivňující imunitní systém, např. transplantace hematopoetických kmenových buněk, kde imunitní repertoár musí být regenerován od nuly.

Velikost

Kvůli technickým potížím bylo měření imunitního repertoáru provedeno jen zřídka. Odhady závisí na přesném typu nebo „kompartmentu“ imunitních buněk a studovaném proteinu, ale očekávané miliardy kombinací mohou být nadhodnocené. Genetické časoprostorové pravidlo, kterým se řídí přesmyky lokusů TCR, naznačuje, že přesmyky V (D) J nejsou náhodné, což má za následek menší rozmanitost V (D) J.[2]

  • Geny TCR gama, v CD8+CD45RO+ paměťové T buňky v krvi: odhady se pohybují od 40 000 do 100 000 podtypů u zdravých mladých dospělých a od 3 600 do 97 000 u zdravých starých dospělých.[3]
  • TCR alfa a TCR beta v CD4+/ CD8+ T-buňky se odhadují na přibližně 100 000 podtypů.[4]

Budoucí vývoj

Sekvenování nové generace může mít velký dopad.[5] Takto lze rychle a současně relativně levně získat tisíce sekvencí DNA z různých genů. Je tedy možné odebrat velký vzorek buněk z něčího imunitního systému a rychle se podívat na rozsah podtypů přítomných ve vzorku. Schopnost rychle získat data z desítek nebo stovek tisíc buněk po jedné buňce by měla poskytnout dobrou představu o velikosti imunitního repertoáru dané osoby. Tyto rozsáhlé údaje o sekvenování sekvencí repertoáru adaptivního imunitního receptoru (AIRR-seq) vyžadují efektivní analýzu specializovaných bioinformatických potrubí.[6] Za tímto účelem je vyvíjeno mnoho výpočetních nástrojů. The Immcantační rámec poskytují analytický ekosystém od začátku do konce pro vysoce výkonnou analýzu dat AIRR-seq.[7][8] The Komunita AIRR je komunitou řízená organizace, která organizuje a koordinuje zúčastněné strany při využívání technologií sekvenování nové generace ke studiu imunitních repertoárů.[9] V roce 2017 komunita AIRR zveřejnila doporučení pro minimální sadu metadat, která by měla být použita k popisu datové sady AIRR-seq při publikování a uložení ve veřejném úložišti.[10]

Reference

  1. ^ Blackman, MA; Woodland, DL (2011). „Zúžení repertoáru CD8 T buněk ve stáří“. Aktuální názor na imunologii. 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). „Kvantitativní a kvalitativní změny v přeskupení alfa-V-J během diferenciace myších thymocytů: implikace pro omezený repertoár alfa řetězce receptoru T-buněk“. J. Exp. Med. 196 (9): 1163–73. doi:10.1084 / jem.20021074. PMC  2194109. PMID  12417627.
  3. ^ Dare, R; Sykes, PJ; Morley, AA; Brisco, MJ (2006). „Vliv věku na repertoár cytotoxických paměťových (CD8 + CD45RO +) T buněk v periferní krvi: Použití nově uspořádaných genu pro geny pro receptory T buněk jako klonálních markerů“. Journal of Immunological Methods. 308 (1–2): 1–12. doi:10.1016 / j.jim.2005.08.016. PMID  16325196.
  4. ^ Arstila, TP; Casrouge, A; Baron, V; Dokonce, J; Kanellopoulos, J; Kourilsky, P (1999). "Přímý odhad diverzity receptorů T buněk lidské abecedy". Věda. 286 (5441): 958–61. doi:10.1126 / science.286.5441.958. PMID  10542151.
  5. ^ Khan TA, Friedensohn S, de Vries AR, Straszewski J, Ruscheweyh HJ, Reddy ST (2016). „Přesné a prediktivní profilování repertoáru protilátek pomocí molekulárních amplifikačních otisků prstů“. Sci. Adv. 2 (3): e1501371. Bibcode:2016SciA .... 2E1371K. doi:10.1126 / sciadv.1501371. PMC  4795664. PMID  26998518.
  6. ^ Yaari, Gur; Kleinstein, Steven H. (2015-11-20). „Praktické pokyny pro analýzu sekvenování repertoáru receptorů B-buněk“. Genomová medicína. 7: 121. doi:10.1186 / s13073-015-0243-2. ISSN  1756-994X. PMC  4654805. PMID  26589402.
  7. ^ Heiden, Vander; A, Jason; Yaari, Gur; Uduman, Mohamed; Stern, Joel N. H .; O’Connor, Kevin C .; Hafler, David A .; Vigneault, Francois; Kleinstein, Steven H. (01.07.2014). „pRESTO: sada nástrojů pro zpracování vysoce výkonných sekvenčních surových čtení repertoárů receptorů lymfocytů“. Bioinformatika. 30 (13): 1930–1932. doi:10.1093 / bioinformatika / btu138. ISSN  1367-4803. PMC  4071206. PMID  24618469.
  8. ^ Gupta, Namita T .; Heiden, Vander; A, Jason; Uduman, Mohamed; Gadala-Maria, Daniel; Yaari, Gur; Kleinstein, Steven H. (2015-10-15). „Change-O: sada nástrojů pro analýzu rozsáhlých sekvenčních dat repertoáru B buněk z imunoglobulinů“. Bioinformatika. 31 (20): 3356–3358. doi:10.1093 / bioinformatika / btv359. ISSN  1367-4803. PMC  4793929. PMID  26069265.
  9. ^ Breden, Felix; Prak, Luning; T, Eline; Peters, Bjoern; Rubelt, Florian; Schramm, Chaim A .; Busse, Christian E .; Heiden, Vander; A, Jason (2017). „Reprodukovatelnost a opětovné použití údajů z repertoáru adaptivního imunitního receptoru“. Hranice v imunologii. 8: 1418. doi:10.3389 / fimmu.2017.01418. ISSN  1664-3224. PMC  5671925. PMID  29163494.
  10. ^ Rubelt, Florian; Busse, Christian E; Bukhari, Syed Ahmad Chan; Bürckert, Jean-Philippe; Mariotti-Ferrandiz, Encarnita; Cowell, Lindsay G; Watson, Corey T; Marthandan, Nishanth; Faison, William J (2017-11-16). „Adaptivní imunitní receptory Repertoár Doporučení komunity pro sdílení imunitně-repertoárových sekvenčních dat“. Přírodní imunologie. 18 (12): 1274–1278. doi:10.1038 / ni.3873. PMC  5790180. PMID  29144493.

externí odkazy