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Nature:炎症行为免疫图谱

由Andrés Hidalgo博士领导的国家心血管研究中心(CNIC)的科学家们已经发现循环中性粒细胞——一种免疫细胞——在炎症过程中获得不同的行为模式。这项发表在《自然》杂志上的研究发现了一种与心血管疾病相关的有害中性粒细胞行为。

这项研究提供了重要的信息,可能会导致新的治疗方法,以最大限度地减少心肌梗死的后果。

中性粒细胞是构成身体第一道防线的免疫细胞,但它也会损害健康细胞,包括心血管系统中的细胞。第一作者Georgiana Crainiciuc说:“几项研究表明,血液中中性粒细胞的存在与心血管疾病的高风险和严重程度有关。”

尽管如此,Crainiciuc也指出,仅仅通过清除中性粒细胞来保护心血管系统是不可能的,因为这将“使身体对任何威胁它的病原体失去抵抗力”。

为了解决这个问题,作者试图确定引起血管损伤的特定类型的中性粒细胞。研究人员通过高分辨率活体显微镜分析细胞,这是一种可以显示活体动物毛细血管内细胞的技术。

科学家们设计了一个高度新颖的计算系统,可以通过简单的测量血管细胞的大小、形状和运动的变化来分析细胞在血管中的行为。该分析确定了炎症过程中的三种中性粒细胞行为模式,但表明只有一种与心血管损伤有关,其特征是体积大且靠近血管壁。

Fgr分子

将这个计算系统与动物模型中的大量遗传分析相结合,作者能够识别出导致有害中性粒细胞行为的分子。

研究小组发现,这种病理行为的原因是一个单一分子:Fgr。这一发现为选择能够预防心肌梗死后炎症和细胞死亡的高效药物提供了关键。“现在的想法是继续进行进一步的测试和分析,将其转化为对患者的临床治疗,”Crainiciuc补充说。

科学家们认为,这项研究不仅标志着心血管疾病治疗的进步,而且在分析免疫细胞的方法上也取得了重大进展。联合第一作者Miguel Palomino-Segura博士解释说:“利用目前的技术,研究人员可以分析每个细胞的大量基因和分子,这使人们能够发现与疾病发展相关的大量细胞群。”

尽管如此,他补充说,“我们的模型是独特的,因为它允许从细胞的基因谱,而不是从它们在疾病中的活动来识别细胞。”这是研究免疫过程的一种全新方法,它利用疾病状态的活力来产生新信息。”

“这种方法的关键是中性粒细胞在几秒钟内改变其形状、活动和迁移能力的能力。这些快速的变化只能在显微镜下才能捕捉到”。

为了提取这些图像的全部潜力,研究团队与马德里卡洛斯三世大学的工程师合作,他们开发了新的计算机视觉技术,用于测量活体组织。

这项研究还需要大量的努力来开发系统地结合和比较来自数千个细胞的巨大数据集所需的计算能力。“这项技术已经被应用于其他类型的数据,但这是第一个使用它处理显微镜数据的例子,结果令人惊讶,”Jon Sicilia说,他是该项目的合著者和负责分析部分的生物信息学家。

这组作者希望这种新方法能在其他科学领域得到应用。帕洛米诺-塞古拉说:“现在的想法是把这项技术应用到其他环境中,比如感染或癌症,在这些环境中,免疫细胞也在疾病进展中发挥着关键作用。”


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Behavioural immune landscapes of inflammation


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