Тщательное изучение иммунной системы, от тестирования лекарств до разработки вакцин, является ключом к улучшению реальных показателей здоровья. Т-клетки являются неотъемлемой частью этого исследования, так как эти лейкоциты помогают адаптировать иммунный ответ организма на специфические патогенные микроорганизмы.

Благодаря микроскопии с решетчатой ​​подсветкой(LLSM) ученые смогли тщательно исследовать отдельные клетки, такие как Т-клетки, в 4D. Но с ограниченными точками данных не было эффективного способа анализа данных LLSM.

Новая статья исследователей из Притцкерской школы молекулярной инженерии (PME) в Чикагском университете, опубликованная 20 мая в журнале Cell Systems, представляет решение — конвейер для многомерного анализа с микроскопии с решетчатой ​​подсветкой(LaMDA). ,

Исследователи Pritzker Molecular Engineering, которые являются авторами статьи, включают аспирантов Джиллиан Розенберг и Гуошуай Цао из лабораторной группы Хуан.

Сначала они приступили к изучению функции Т-клеток с помощью многомерной микроскопии, а затем определили необходимость в эффективном методе анализа. Таким образом, они развернули разработку трубопровода LaMDA.

«Мы поняли, что изображения потрясающие, но они использовались недостаточно из-за отсутствия доступных методов анализа», — сказал Цао.

Чтобы восполнить этот пробел, исследователи решили изменить парадигму. Вместо того, чтобы рассматривать каждую ячейку как точку данных, они нашли способ обрабатывать каждую молекулу как точку данных, увеличивая общее количество точек данных. Это позволило провести сложный анализ.

Мы разработали конвейер для обеспечения возможности машинного обучения и комплексного анализа этих видео, что ранее было невозможно. Эти анализы позволяют нам выявить различия между молекулами, которые мы не можем идентифицировать на глаз». Джиллиан Розенберг, автор исследования и аспирант, Университет Чикаго

LaMDA может помочь в разработке новых вакцин

Сочетая многомерную визуализацию и анализ больших данных, LaMDA может выявлять и даже предсказывать состояния T-клеток. По словам Розенберга, одним из наиболее многообещающих аспектов LaMDA является его способность прогнозировать биологические реакции без необходимости сложных экспериментов.

Необходимы дополнительные исследования для дальнейшего подтверждения этой прогностической способности. Тем не менее, пояснила она, «возможность прогнозировать Т-клеточные состояния и субклеточную сигнализацию является очень мощным активом LaMDA».

Это означает, что LaMDA может иметь множество медицинских применений, таких как тестирование на наркотики и разработка вакцин, в дополнение к расширению знаний о биологии Т-клеток.

«Исследователи или фармацевтические компании могут использовать LaMDA для определения того, как определенные лекарства приводят к незначительным изменениям внутриклеточной передачи сигналов, что дает информацию как о безопасности, так и эффективности лекарств», — сказала Розенберг.

«Наш конвейер LaMDA также может быть расширен для разработки пептидных вакцин для лечения инфекции, рака и аутоиммунитета, — добавила она, — или может быть использован для изучения образования тимуса или периферической толерантности, двух очень важных тем в биологии Т-клеток».

Инструмент исследования Т-клеток и не только

Хотя исследователи начали с изучения Т-клеточных рецепторов, создание конвейера LaMDA быстро стало их целью. Используя ранее известные факты о Т-клетках, они смогли проверить LaMDA как эффективный канал анализа, который можно распространить на другие области исследования.

«Хотя в конечном итоге мы хотим больше узнать о Т-клетках, наша цель при создании LaMDA состояла в том, чтобы предоставить инструмент, который другие исследователи могли использовать для будущих открытий», — сказала Розенберг.

Исследовательская группа намеренно разработала LaMDA, чтобы его было легко использовать другим ученым, включая тех, кто может быть незнаком с методами науки о данных.

«Мы считаем, что этот аналитический канал принесет пользу пользователям многомерной микроскопии во всех областях науки», — сказал Цао.

Стоит отметить, что исследователи тестировали LaMDA только в одной молекуле в нескольких различных условиях.

«Чтобы сделать этот трубопровод более надежным, он должен быть проверен на другие типы клеток, молекулы и условия, чтобы доказать его широкую применимость и решить любые потенциальные непредвиденные проблемы», — сказал Цао.

Однажды исследователи надеются, что трубопровод LaMDA также может быть использован для изучения взаимодействия нескольких молекул.