Реактивы, оборудование и
расходные материалы
для лабораторий
English version
пн-пт: 9:30-18:00 по МСК
0

Анализ на уровне единичных клеток и исследования иммунного ответа при COVID-19 позволили разработать эффективные вакцины

01.02.2021

В связи с распространением коронавирусной инфекции большое количество стран вступило в гонку по разработке вакцин. Одной из первых на рынке появилась вакцина российского производства, а вскоре и такие фармацевтические гиганты, как Pfizer и AstraZeneca выпустили свои вакцины. Такой прогресс не может не вселять надежду и, возможно, в ближайшие месяцы проблема COVID-19 будет решена.

В основу разработки вакцин по всему миру легло множество фундаментальных исследований механизмов инфекции вируса SARS-CoV-2, клеточных и молекулярных процессов, а также сложных иммунных каскадов и реакций на терапию. Вся эта колоссальная работа, проделанная учёными по всему миру, позволила и будет продолжать позволять разрабатывать всё более безопасные и эффективные вакцины.

Мы хотим отметить несколько исследований в области анализа на уровне единичных клеток, которые ускорили наше понимание COVID-19 и иммунного ответа, в особенности при помощи решения американской компании 10x Genomics, предназначенного для пробоподготовки к высокопроизводительному анализу генома, экзома, транскриптома, CNV и др. единичных клеток методом NGS на платформе Illumina. В основе системы лежит уникальная технология баркодирования индивидуальных молекул нуклеиновых кислот отдельных клеток. Наборы для исследования 5'-экспрессии генов единичных клеток и V(D)J-регионов позволяют получить очень подробные данные об иммунном профиле образца.

Иммунный ответ на COVID-19 в тканях легких

M Liao et al., Single-cell landscape of bronchoalveolar immune cells in patients with COVID-19. Nat Med. 26, 842–844 (2020)

В то время как многие случаи заражения COVID-19 завершались после легких или умеренных симптомов, для некоторых пациентов болезнь принимала худший оборот, приводя к пневмонии и острому респираторному дистресс-синдрому (ОРДС). Однако, какова основная причина различия между течением заболевания у различных пациентов помимо общего состояния здоровья и образа жизни на момент инфицирования?

Исследовательская группа из Китая во главе с доктором Минфэном Ляо решила разобраться в этом вопросе и подробно изучить различия механизмов реакции иммунной системы легочной ткани разных пациентов на вирус. Учёные провели РНК-секвенирование на уровне единичных клеток образцов бронхоальвеолярного лаважа у пациентов с умеренным и тяжелым течением заболевания. Так им удалось определить различные клеточные популяции в этих двух группах. Оказалось, что пациенты с более тяжелыми симптомами имели большую долю макрофагов и нейтрофилов, в сравнении с пациентами, которые легче переносили инфекцию. Более подробное изучение гетерогенности макрофагов выявило экспрессию генов, характерных для высоко провоспалительного микроокружения макрофагов.

Также было выявлено, что тяжелые пациенты имели более низкое содержание CD8+ Т-клеток. Кроме того, секвенирование Т-клеточных рецепторов отдельных клеток выявило высокую долю ZNF683+ CD8+ Т-клеток в образцах от пациентов с умеренными симптомами. Такие Т-клетки имели повышенный уровень экспрессии тканерезистентных генов, что, вероятно, означает, что именно они представляют специфичные для SARS-CoV-2 CD8+ Т-клетки, способные побеждать вирус в тканях легких.

Рис.1.JPG

Рис.1. Верхний график демонстрирует кластеры клеток БАЛ пациентов. Нижний график отражает относительное распределение кластеров. HC - контрольная группа, M - пациенты со средней степенью тяжести болезни, S - пациенты с тяжелыми симптомами COVID-19.

Целостный взгляд на иммунопатологию COVID-19 открывает новые возможности для лечения

Y Su et al., Multi-Omics Resolves a Sharp Disease-State Shift between Mild and Moderate COVID-19. Cell. 183 (6), 1479–1495.E20 (2020)

По мере того, как одни учёные исследовали динамику врожденных и адаптивных иммунных клеток в лёгких, другие начали изучать системный иммунный ответ, а точнее изменения популяций иммунных клеток во всем организме и влияние этих процессов на тяжесть симптомов. Так, научная группа из института системной биологии в Сиэтле проанализировала образцы крови от 139 пациентов с COVID-19, собранные в первую неделю с момента инфицирования. Методом иммунного профилирования на уровне единичных клеток ученым удалось собрать данные об экспрессии генов 192 поверхностных белков и рецепторах Т- и B-клеток.

Данный анализ выявил поразительные различия в популяциях иммунных клеток у пациентов с легким и умеренным течением заболевания. Помимо разных клонов CD8+ Т-клеток у пациентов, хуже переносивших инфекцию, были обнаружены две необычные популяции CD4+ Т-клеток, B-клетки с новым профилем хемокиновых рецепторов и расширенная популяция моноцитов.

Это исследование увеличило понимание глобального иммунного ответа организма при COVID-19 на клеточном и молекулярном уровнях, а также помогло прийти к выводу, что терапевтическое вмешательство при средней тяжести течения болезни наиболее эффективно.

Рис.2.jpg

Рис. 2. Обзор исследования иммунного ответа на COVID-19. A - Схема исследования. B - Корреляционная матрица 34-х признаков госпитализированных пациентов с COVID-19. C, D - Анализ белков плазмы и метаболитов. E - Круговой график взаимодействий параметров. F - График, отражающий взаимодействия, рассмотренные на круговом графике E. G - График соотношения иммунных клеток.

Исследование антител для терапии COVID-19

Y Cao et al., Potent Neutralizing Antibodies against SARS-CoV-2 Identified by High-Throughput Single-Cell Sequencing of Convalescent Patients’ B Cells. Cell. 182 (1), 73–84.E16 (2020)

Гуморальный иммунитет является ещё одной важной составляющей иммунного ответа организма на инфекцию, поскольку антитела, специфичные к вирусным частицам могут способствовать их разрушению иммунными клетками. Это и привело доктора Юньлуна Цао и исследовательскую группу из пекинского университета к поиску нейтрализующих моноклональных антител (mAb) против SARS-CoV-2 в В-клетках памяти, выделенных из плазмы выздоравливающих пациентов. При помощи секвенирования на уровне единичных клеток и анализа V(D)J-регионов была сформирована группа из 169 потенциальных кандидатов нейтрализующих антител. При дальнейшем скрининге удалось выявить 14 высокоэффективных нейтрализующих антител к SARS-CoV-2. Эти результаты позволили разработать модель быстрого обнаружения антител, что особенно важно при необходимости терапевтических и профилактических вмешательств при COVID-19.

Рис.3.JPG

Рис. 3. Слева представлен график кластеризации B-клеток. Справа - график отбора клонотипов.

Больше информации по решениям для анализа единичных клеток в области изучения COVID-19 можно найти по этой ссылке.


© 2012-2021 SkyGen
Информация и цены на сайте не являются публичной офертой