Ученые создали первую ретровирусную библиотеку редактирования генов CRISPR-Cas9 для изучения регуляции мышиных Т-клеток, которые являются ключевыми клетками иммунной системы. Исследователи из Wellcome Sanger Institute и их сотрудники картировали наиболее важные гены, контролирующие Т-хелперные клетки, и идентифицировали несколько новых регуляторных генов. Это может помочь ученым, разрабатывающим новые методы лечения, чтобы активировать иммунную систему против инфекции или атаковать опухолевые клетки.
Опубликованное сегодня (10 января) в Cell, исследование расшифровывает сложный механизм контроля, в котором множество различных генов участвует как в активации, так и в развитии Т-хелперных клеток. Понимание того, что регулирует развитие Т-клеток, также может помочь найти новые лекарства против аутоиммунных заболеваний, таких как аллергия или ревматоидный артрит, вызванных чрезмерно активной иммунной системой.
Иммунная система защищает организм от инфекций и опухолей, а Т-хелперные клетки 2-го типа (Th2) являются ключевым компонентом этого, выделяя определенные химические вещества, которые приказывают организму убивать захватчиков. Т-хелперные клетки включаются при обнаружении захватчика. Затем им необходимо пройти именно верный путь, чтобы наилучшим образом помочь удалить эту конкретную инфекцию, – процесс, известный как дифференциация. Однако неясно, какие именно сигналы активируют эти клетки или говорят им, как развиваться и какие химические сигналы высвобождать.
Чтобы исследовать это, исследователи создали новую общегеномную библиотеку CRISPR из 88 000 руководств, которые позволили им отключить каждый из 20 000 генов Th2-клеток мыши. Имитируя инфекцию в культивируемых клетках Th2, они изучили, как отключение каждого отдельного гена в геноме влияет на активацию или дифференцировку. Они обнаружили множество различных генов, участвующих в регуляции развития Th2, и определили регуляторную сеть генов.
Доктор. Йохан Хенрикссон, первый автор из Wellcome Sanger Institute и Karolinska Institute, Швеция, сказал: "Это первый в истории непредвзятый полногеномный анализ активации и дифференцировки Т-хелперных клеток, помогающий нам понять, какие сигналы участвуют в регуляции иммунной системы. Наше исследование показывает, что многие разные типы генов влияют как на активацию, так и на дифференцировку этих иммунных клеток, указывая на то, насколько тесно связаны эти два процесса."
Жизненно важно, чтобы активация и дифференцировка клеток Th2 хорошо контролировались. Неэффективные клетки Th2 не контролируют инфекцию, тогда как, если они слишком активны, организм может атаковать себя в аутоиммунитетах. Исследование выявило несколько новых регуляторных генов и обнаружило, что фактор транскрипции PPARG особенно важен для регуляции клеток Th2.
Доктор. Си Чен, первый соавтор из Института Wellcome Sanger, сказал: "В прошлом иммунологи изучали Th2 в основном по одному гену за раз. В этом исследовании мы разработали новую ретровирусную библиотеку CRISPR, которая позволила нам впервые эффективно отключить каждый отдельный ген в Т-хелперных клетках мыши. Мы объединили CRISPR-экран с другими геномными технологиями, чтобы получить систематический обзор этих иммунных клеток. Это не только позволило нам идентифицировать гены, участвующие в регуляции Th2-клеток, но также могло быть использовано для изучения других иммунных клеток мыши и их регуляции."
Доктор. Сара Тайхманн, старший автор из Института Wellcome Sanger и Кембриджского университета, сказала: "Это исследование поможет продвинуть наше понимание иммунной системы. Мы создали атлас наиболее важных генов, участвующих в регуляции иммунного ответа Т-хелперных клеток, и выделили определенные гены для дальнейшего изучения. Этот общедоступный ресурс будет чрезвычайно полезен для ученых, изучающих иммунную систему, и может привести к поиску новых иммуноактивирующих терапевтических средств против опухолей и инфекций или для подавления иммунного ответа для облегчения аллергии в будущем."