Les chercheurs développent une méthode innovante et flexible pour étudier les capacités des cellules immunitaires

Le système immunitaire de notre corps est un réseau complexe d'organes, de cellules et de protéines qui travaillent de manière synchronisée pour protéger notre corps contre les infections causées par des agents pathogènes et lutter contre les changements pathogènes dans notre corps, tels que l'émergence de cellules cancéreuses. La cytotoxicité à médiation cellulaire est l'un de ces mécanismes de défense mis en œuvre par le système immunitaire qui lutte contre les cellules étrangères.

Une analyse approfondie des différents acteurs impliqués dans la cytotoxicité à médiation cellulaire peut fournir un aperçu des processus normaux en bonne santé et des mécanismes de défense en cas de maladie auto-immune. Cependant, les méthodes d’analyse actuelles sont incapables de décrire avec précision les subtilités de la cytotoxicité à médiation cellulaire car elles adoptent une approche indirecte.

Le professeur adjoint Cheow Lih Feng du NUS Institute for Health Innovation & Technology, ainsi que les membres de son équipe, le Dr Luah Yen Hoon et le Dr Wu Tongjin, ont mis au point un moyen simple et innovant d'identifier et de trier directement les cellules immunitaires impliquées dans la cellule. cytotoxicité médiée.

“La nouvelle méthodologie proposée par mon équipe est hautement sélective dans l'identification des cellules tueuses capables d'éliminer efficacement une cellule cible. Cela contraste avec d'autres techniques de caractérisation de la cytotoxicité à médiation cellulaire, qui demandent beaucoup de travail, de temps et sont moins sélectives”, ” a déclaré Cheow, qui est également du département de génie biomédical du NUS College of Design and Engineering.

Cette nouvelle méthode a été publiée dans Génie biomédical naturel le 31 août 2023.

Peindre les cellules tueuses en vert

Au cours de la cytotoxicité à médiation cellulaire, certaines cellules immunitaires peuvent détruire les cellules étrangères par lyse cellulaire en libérant des protéines qui déclenchent une cascade de processus cellulaires détruisant les cellules étrangères. Ces cellules immunitaires qui ont montré un comportement destructeur de cellules sont appelées cellules tueuses. Une fois ces cellules étrangères tuées ou lysées, elles répandront leur contenu intracellulaire dans la zone environnante.

S'appuyant sur ce concept, l'équipe NUS a proposé un moyen de « peindre » la surface des cellules tueuses responsables de la destruction de ces cellules étrangères. Les chercheurs ont baptisé cette nouvelle méthode PAINTKiller (pour « identification par transfert intracellulaire par affinité de proximité des cellules tueuses »).

Les chercheurs du NUS ont utilisé un colorant de coloration intracellulaire appelé ester succinimidyle de carboxyfluorescéine (CFSE) pour colorer les cellules étrangères. Ce colorant non toxique peut pénétrer et être retenu dans les cellules. L’équipe a ensuite modifié la surface des cellules immunitaires afin que ce récepteur capte le colorant CFSE lorsqu’il est libéré par les cellules étrangères lors de la lyse cellulaire, leur permettant ainsi d’identifier les cellules tueuses qui en sont responsables.

Tri des cellules tueuses pour les applications d'immunothérapie

Suite à la conception réussie de la méthode PAINTKiller, Cheow et son équipe ont mené une expérience pour étudier la possibilité d'utiliser PAINTKiller pour trier les sous-types de cellules tueuses impliquées dans la cytotoxicité à médiation cellulaire. L’équipe a démontré que les cellules tueuses marquées avec le colorant CFSE affichaient de meilleures performances pour tuer les cellules étrangères que les cellules tueuses non marquées.

En utilisant le colorant CFSE comme identifiant, les chercheurs du NUS ont pu trier et extraire les sous-types de cellules tueuses et les cultiver séparément. Ils ont également constaté que les cellules immunitaires marquées par CFSE à l’aide de la méthode PAINTKiller avaient une meilleure capacité de destruction et restaient puissantes même après 12 jours.

Ces résultats prometteurs suggèrent que PAINTKiller pourrait constituer une stratégie potentielle pour produire des immunothérapies cellulaires de meilleure qualité.

Élargir l'utilisation de PAINTKiller dans l'analyse de la cytotoxicité à médiation cellulaire

Pour démontrer la flexibilité de PAINTKiller, les chercheurs du NUS l'ont combiné avec une méthode connue sous le nom de test de sécrétion de cytokines (CSA), qui mesure les protéines appelées cytokines libérées par les cellules immunitaires lors d'une réponse immunitaire. Au cours de cette expérience, l’équipe a simultanément marqué la surface des cellules tueuses avec les récepteurs capables de capturer le CFSE et les cytokines qui sont d’importantes protéines de signalisation cellulaire.

Les résultats de cette expérience ont montré que PAINTKiller est un outil puissant permettant une détection complète et flexible de la cytotoxicité à médiation cellulaire, de la sécrétion de protéines et des récepteurs de surface des cellules tueuses individuelles, à haut débit.

Compte tenu de la complexité des divers mécanismes qui entrent en jeu au cours de la cytotoxicité à médiation cellulaire, un système unicellulaire multimodal à haut débit capable de mesurer la capacité cytotoxique, de décrire les caractéristiques des cellules immunitaires et des protéines, ainsi que d'analyser l'expression des gènes sera utile pour étudier avec précision la cytotoxicité à médiation cellulaire.

À cette fin, l’équipe NUS a repoussé les limites de la méthode PAINTKiller et a développé le test PAINTKiller-seq unicellulaire, qui est un flux de travail de séquençage unicellulaire qui intègre les données de l’analyse transcriptomique, de l’analyse phénotypique et des études de cytotoxicité.

Ce flux de travail s'ajoute à la méthode standard PAINTKiller pour étudier, au niveau moléculaire, les caractéristiques des cellules tueuses marquées au CFSE afin de comprendre si elles sont génétiquement différentes des cellules tueuses non marquées au CFSE. Avec le test PAINTKiller-seq, les chercheurs du NUS ont mené une analyse approfondie des facteurs moléculaires en corrélation avec l'activité des cellules tueuses au cours de la cytotoxicité à médiation cellulaire.

« La polyvalence de PAINTkiller est très prometteuse pour améliorer l'immunothérapie cellulaire et faire progresser les flux de travail de fabrication cellulaire. Cette approche innovante fournirait un outil utile pour améliorer de manière globale la qualité et la fonctionnalité du produit thérapeutique ultime, marquant une avancée notable dans le domaine, ” a déclaré le Dr Wu.

L'équipe NUS travaille à élargir la polyvalence de la méthode PAINTkiller en la testant sur différentes combinaisons de cellules tueuses et étrangères afin de révéler la biologie derrière la complexité des réponses immunitaires et de la développer comme un outil intégral pour la recherche et les applications cliniques.