單個(gè)細(xì)胞的轉(zhuǎn)錄組和蛋白質(zhì)組分析能通過(guò)提供健康和疾病組織的細(xì)胞藍(lán)圖來(lái)徹底改變科學(xué)家們對(duì)生物現(xiàn)象的解釋,然而,這些方法并沒(méi)有描述細(xì)胞不斷改變其生化特性和下游行為輸出的動(dòng)態(tài)情況。近日,一篇發(fā)表在國(guó)際雜志Nature上題為“Behavioural immune landscapes of inflammation”的研究報(bào)告中,來(lái)自西班牙的科學(xué)家們通過(guò)研究發(fā)現(xiàn),免疫系統(tǒng)的循環(huán)中性粒細(xì)胞火災(zāi)炎性過(guò)程中會(huì)獲得不同的行為模式,相關(guān)研究識(shí)別出了與人類心血管疾病相關(guān)的有害中性粒細(xì)胞行為。同時(shí)本文研究提供了重要的信息,或能幫助開(kāi)發(fā)新型療法盡可能減少心肌梗塞所帶來(lái)的后果。
中性粒細(xì)胞或能表現(xiàn)出與心血管損傷相關(guān)的行為
圖片來(lái)源:CNIC
中性粒細(xì)胞是構(gòu)成機(jī)體第一道防線的免疫細(xì)胞,但其同時(shí)與會(huì)損害健康細(xì)胞,包括心血管系統(tǒng)中的細(xì)胞,研究者表示,目前多項(xiàng)研究都將血液中中性粒細(xì)胞的存在與高風(fēng)險(xiǎn)的心血管疾病以及疾病嚴(yán)重性關(guān)聯(lián)起來(lái)。然而,僅僅通過(guò)清除中性粒細(xì)胞似乎并不太可能保護(hù)機(jī)體的心血管系統(tǒng),因?yàn)檫@或許會(huì)讓機(jī)體對(duì)威脅它的病原體變得毫無(wú)抵抗力。為了解決這個(gè)問(wèn)題,研究人員就開(kāi)始尋找識(shí)別會(huì)引發(fā)血管損傷的特殊類型的中性粒細(xì)胞,他們通過(guò)利用高分辨率的活體顯微鏡分析了這些細(xì)胞,這種顯微鏡技術(shù)能幫助研究者可視化分析活體動(dòng)物毛細(xì)血管內(nèi)的細(xì)胞。
隨后研究人員設(shè)計(jì)出了一種高度新穎的計(jì)算系統(tǒng),其能通過(guò)對(duì)大小、形狀和運(yùn)動(dòng)改變的簡(jiǎn)單測(cè)量來(lái)分析細(xì)胞在血管中的行為,這項(xiàng)分析就識(shí)別出了在炎性過(guò)程中的三種中性粒細(xì)胞模式,但僅有一種以大尺寸和接近血管壁為特征的模式與心血管損傷有關(guān)。將這種計(jì)算系統(tǒng)與動(dòng)物模型中的大量遺傳學(xué)分析相結(jié)合,研究人員就能識(shí)別出負(fù)責(zé)有害中性粒細(xì)胞行為的分子。
研究者發(fā)現(xiàn),引起這種病理性行為的原因是一種名為Fgr的單一分子,這一發(fā)現(xiàn)對(duì)于選擇高校的藥物來(lái)預(yù)防心肌梗死后的炎癥核細(xì)胞死亡非常關(guān)鍵,目前研究者的想法就是能繼續(xù)進(jìn)行檢測(cè)和分析來(lái)將其轉(zhuǎn)化為患者的臨床療法。研究者認(rèn)為,這項(xiàng)研究不僅標(biāo)志著心血管疾病療法改善的重大進(jìn)展,也標(biāo)志著分析免疫細(xì)胞的方法學(xué);利用目前的技術(shù),研究人員就能分析每個(gè)細(xì)胞中大量的基因和分子,這或許就能使得研究人員發(fā)現(xiàn)與疾病發(fā)生相關(guān)的眾多細(xì)胞群。研究者表示,我們所開(kāi)發(fā)的模型非常特殊,因?yàn)槠淠軒椭覀冏R(shí)別細(xì)胞,不僅是從其遺傳特性,而是從在疾病狀態(tài)下的活性觸發(fā),而這是研究免疫過(guò)程的一種全新方法,其能利用疾病狀態(tài)的動(dòng)態(tài)特性來(lái)產(chǎn)生新的信息。
研究者Hidalgo說(shuō)道,這種方法的關(guān)鍵在于中性粒細(xì)胞在幾秒內(nèi)改變其形狀、活性和遷移的能力,這些快速變化也僅會(huì)在顯微鏡下被捕捉到;為了充分提取這些圖像的潛力,研究人員通過(guò)聯(lián)合研究開(kāi)發(fā)了一種新型計(jì)算機(jī)視覺(jué)技術(shù),其能對(duì)活體組織進(jìn)行測(cè)量。此外,這項(xiàng)研究還需要科學(xué)家們付出巨大的努力來(lái)開(kāi)發(fā)所需的計(jì)算能力,從而系統(tǒng)性地結(jié)合和比較來(lái)自于成千上萬(wàn)個(gè)細(xì)胞的巨大數(shù)據(jù)集,目前這項(xiàng)技術(shù)已經(jīng)被用于其它類型的數(shù)據(jù),但這卻是研究人員第一次利用其來(lái)處理顯微鏡數(shù)據(jù)的案例,而且相關(guān)研究結(jié)果也讓研究人員非常驚訝。
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