高通量分析细胞分泌物遗传调控因子确定自身免疫性疾病病因和治疗方法

　　一个国际研究团队开发了一种结合先进的高通量微流体和基因编辑技术的方法，以寻找可能帮助自身免疫性疾病和癌症患者的新治疗方法。在验证这项新技术的过程中，他们发现了一种分子，他们认为这种分子可以抑制肠道中干扰素的产生，如果在临床试验中得到证实，这将是控制炎症性肠病(IBD)的理想方法。

　　

狼疮、类风湿关节炎和炎症性肠病(IBD)等疾病——以及移植细胞内的衰竭——都是由人体内免疫细胞的细胞因子分泌改变引起的。为了找到治疗这些疾病的方法，专家们需要确定分泌的基因调节因子，这样他们才能探索抑制它们的最有效方法。

一个国际研究小组开发了一种新方法，称为分泌激活细胞排序和富集(SECRE)，并在《Nature Biomedical Engineering》杂志上发表了一项研究。

文章提到，识别细胞分泌物的遗传调控因子是一项具有挑战性的任务，因为它需要根据细胞的分泌模式对大量细胞进行排序。为了解决这个问题，研究人员开发了一种高通量微流体方法，用于分析大量免疫细胞的分泌水平。

该方法与一种全激酶组功能丧失性CRISPR筛选相结合，根据细胞的分泌水平对细胞进行免疫磁分选，并对其基因组进行测序，以识别细胞分泌的关键遗传修饰因子。为了验证该方法的有效性，研究人员将其与流式细胞术进行了比较，用于检测来自原发性小鼠CD4+（集群分化4阳性）T细胞的细胞因子分泌。结果发现了一组高度共表达的激酶编码基因，这些基因调节这些细胞的干扰素-γ分泌。

通过使用RNA干扰、CRISPR敲除和激酶抑制剂，研究人员验证了所识别的激酶的功能，并通过在动物结肠炎模型中给予激酶抑制剂证实了选定激酶的药物作用。该技术可能有助于发现免疫细胞活化的调控机制和自身免疫性疾病的治疗靶点。

他们已经证明，这种方法在根据分泌模式对数亿个经过CRISPR编辑的细胞进行分选方面是准确的，并且可以识别自身免疫性疾病中细胞因子分泌的遗传调节因子。除此之外，该方法还考虑到已批准和正在开发的治疗方法的详细概况，以确定现有治疗方法是否可以以新的方式重新应用。

在这项研究中，研究人员详细介绍了他们如何在已知在IBD的发展和严重程度中发挥重要作用的细胞上验证他们的方法，并证明它有潜力找到治疗影响全球数百万人的疾病的新方法。

这项研究是由美国西北大学教授、陈-扎克伯格研究所所长Shana Kelley教授领导的英国、美国和加拿大科学家历时四年左右的项目的成果。这些科学家都是世界领先的疾病诊断和治疗新工具工程专家。

普利茅斯大学半岛医学院讲师、该方法的主要发明者Mahmoud Labib博士说:“这是一种令人难以置信的新颖方法，可能会为患者、临床医生和致力于建立新疗法的制药公司带来巨大的好处。它使我们能够根据细胞的分泌模式对大量细胞进行分类，并确定治疗靶点，以帮助那些目前几乎没有治疗选择的患者。通过我们现有的工作，我们已经证明了它有潜力帮助确定治疗各种自身免疫性疾病的方法，但我的工作现在也扩展到癌症类型，包括一些最具侵袭性的脑肿瘤。”

炎症性肠病的潜在治疗方法

炎症性肠病(IBD)是一种长期健康状况，据估计全球约有700万人受到影响。它的特点是消化道慢性炎症，可导致严重的胃痛和腹泻，目前还没有已知的治疗方法。

作为验证他们方法的一部分工作，研究人员检查了几种激酶抑制剂对CD4+ T细胞的影响，CD4+ T细胞已知会产生干扰素γ，一种与包括IBD在内的几种自身免疫性疾病广泛相关的蛋白质。研究的抑制剂包括XMU-MP1，这是一种小分子，以前曾被研究用于治疗心力衰竭、脱发和其他一些疾病。

在这种情况下，研究人员使用XMU-MP1治疗一种结肠炎的小鼠，这种结肠炎的细胞分泌特征与IBD患者相似。他们发现，这些小鼠的体重减轻和结肠炎症状明显减轻，而它们的结肠外观几乎保持正常，没有显示出任何明显的肠道干细胞损失。

基于这些发现，研究人员表示，他们的结果表明，使用XMU-MP1作为抑制肠道中干扰素γ产生的手段可能是控制IBD的理想手段。他们还说，尽管在将其作为一种治疗方法之前，还需要进行广泛的临床试验，但它为治疗这种疾病的分子靶向治疗提供了一个有希望的未来策略。

分泌激活细胞排序和富集(SECRE)技术捕获细胞表面分泌的细胞因子。然后用磁性纳米颗粒标记这些细胞因子，并在微流体装置中以高分辨率进行分类，该装置使用缩放三维打印制造。

该技术能够根据细胞的分泌模式对细胞进行快速和高通量的分选，这使得它适合大规模的功能遗传筛选。这种方法还将细胞的功能特征与其表型联系起来，允许在特定细胞表面标记以及分泌特异性因子的基础上对特定免疫细胞亚群进行选择性分选。

Identification of druggable regulators of cell secretion via a kinome-wide screen and high-throughput immunomagnetic cell sorting