Иммунная система зависит от молекул по имени клеточные рецепторы T на поверхности клеток T, чтобы признать и ответить на иностранные антигены от вирусных инфицированных клеток, опухолей и других угроз. Геномная перестановка означает, что большое количество различных клеточных рецепторов T возможно.
У каждого человека может быть приблизительно 100 миллионов различных рецепторов, называемых их репертуаром клетки T, с небольшим наложением даже в идентичных близнецах. Каждый рецептор в репертуаре способен к признанию различного антигена и сплочению иммунной реакции, чтобы обратиться к той угрозе.
«До сих пор это удивительное разнообразие мешало усилиям категоризировать клеточные рецепторы T, которые признают и отвечают на тот же самый антиген», сказал Пол Томас, доктор философии, ассоциированный член Отдела Св. Джуда Иммунологии. Он и Филип Брэдли, доктор философии, Центра Исследований рака Фреда Хатчинсона и Вашингтонского университета в Сиэтле, являются co-corresponding авторами исследования.«Это препятствовало не только пониманию свободного признания, но также и нашей способности использовать иммунную систему эффективнее, чтобы предназначаться для новых вирусов или мутаций, ведя опухолевые клетки», сказал Томас. «С этим алгоритмом у нас есть система, чтобы определить критические особенности клеточных рецепторов T, которые признают тот же самый антиген и как они взаимодействуют.
Это закладывает основу для проектирования рецепторов, чтобы признать рак или новые вирусы».Алгоритм был построен, используя, оснащает исследователей, развитых, чтобы определить, как клеточные рецепторы T признают часть антигена, названного антигенной детерминантой. Антигенные детерминанты показаны на поверхности распространения иммуноцитов и – где клетки T обязывают антигены питать иммунную реакцию.
Многократные антигенные детерминанты произведены из того же самого вируса, опухоли или другой угрозы. Каждая антигенная детерминанта является целью бассейна клеток T, имеющих отличающийся, но конкретный, T клеточные рецепторы, чтобы признать и ответить.
Инструменты включали TCRdist, какие исследователи раньше вычисляли подобие и различия главных особенностей клеточных рецепторов T, такие как последовательности аминокислот в важных регионах для признания антигена. TCRdist позволил ученым определять клеточные рецепторы T, которые признали ту же самую антигенную детерминанту.«Эти аналитические инструменты помогли нам понять репертуар клетки T против конкретного антигена более последовательным способом, чем мы были в состоянии сделать прежде. Группировка T клеточные рецепторы для данной антигенной детерминанты показала основные общие черты, которые характеризовали большую часть репертуара», сказал первый автор Прэдиот Дэш, D.V.M., доктор философии, научный сотрудник в лаборатории Томаса.
Как Розеттский камень, что ученые раньше расшифровывали иероглифическое письмо, исследователи обучили алгоритм больше чем с 4 600 клеточными рецепторами T и затем использовали его, чтобы правильно назначить 81 процент человеческих клеток T и 78 процентов мыши T клетки к одной из 10 различных вирусных антигенных детерминант. «Данные тренировки» были произведены от 78 мышей, зараженных гриппом или цитомегаловирусом (CMV) и 32 людьми, зараженными гриппом, CMV или вирусом Эпштейновского Барристера. Антигенная детерминанта каждой клетки T была определена, ранее используя различный, более трудоемкий метод.Исследователи проверили алгоритм на трех зараженных гриппом мышах без ведома признания рецептора антигенной детерминанты.
Алгоритм смог предсказать максимум с 90-процентной точностью антигенные детерминанты гриппа, признанные этими клетками. «На самом деле 85 процентов клеточных рецепторов T, классифицированных правильно, не были ранее определены», сказал Томас. «Это демонстрирует силу этого подхода классифицировать новые определенные для антигена T-клеточные-рецепторы».Исследователи также заметили, что антигенные детерминанты включали группы клеточных рецепторов T, которые разделили ключевые общие черты, а также менее подобные рецепторы «изолированной части». Томас размышлял, что целых 10 процентов клеточных рецепторов T – выбросы, которые помогают иммунной системе признать и быстро ответить на мутации, которые могли бы иначе помочь вирусным инфицированным клеткам, и другие угрозы задерживают обнаружение.Проект начался в 2012, когда соавтор Томер Херц, доктор философии, Фреда Хатчинсона и Университета имени Бен-Гуриона в Негеве в Израиле, посещал лабораторию Томаса. «Мы смотрели на последовательности аминокислот клеточных рецепторов T, когда Томер спросил, чем соответствующая антигенная детерминанта была для конкретного рецептора», сказал Томас. «Если Вы смотрите на рецепторы достаточно долго, Вы признаете образцы в аминокислотах.
К тому времени мы посмотрели на большое количество рецепторов и быстро идентифицировали его как грипп PB1 определенный для антигенной детерминанты рецептор.«В то время не было никаких хороших вычислительных аппаратов, чтобы проанализировать эти данные.
Томер упомянул, что мы могли учить компьютеры признавать те же самые образцы, что мы сделали и используем информацию, чтобы понять правила, которые управляют признанием клетки T», сказал Томас. «Это начало сотрудничество».