Un nouvel outil révèle comment les cellules immunitaires trouvent leurs cibles

Le corps humain contient des millions de cellules B et T uniques qui parcourent le corps à la recherche de microbes envahisseurs. La capacité de ces cellules immunitaires à reconnaître les microbes nocifs est essentielle pour lutter avec succès contre les infections.

Des bioingénieurs du Massachusetts Institute of Technology viennent de créer un outil expérimental qui leur permet de choisir précisément les interactions entre une cellule immunitaire donnée et la sienne. antigène cible. La nouvelle technologie dans laquelle l’ingénierie est utilisée Virus Pour présenter de nombreux antigènes différents à de grandes populations de cellules immunitaires, cela pourrait permettre des criblages à grande échelle de telles interactions.

« Cette technologie ouvre la voie à une compréhension plus proche de l’immunité de la façon dont le système immunitaire Travaillant déjà seul, il aidera les chercheurs à comprendre la reconnaissance immunitaire complexe dans une variété de maladies et pourrait accélérer le développement de vaccins et d’immunothérapies plus efficaces », déclare Michael Birnbaum, professeur agrégé de génie biologique au MIT et membre du Koch Institute Affiliate pour le Massachusetts Institute of Technology, Institute for Integrative Cancer Research et auteur principal de l’étude.

Conor Dobson, un ancien étudiant diplômé du MIT, est l’auteur principal de l’article, qui a été publié dans Les voies de la nature.

Écran simple pour un système complexe

Les cellules B et T jouent un rôle important dans le déclenchement d’une réponse immunitaire. Lorsqu’une cellule T rencontre sa cible, elle commence à se multiplier pour produire une armée de cellules identiques qui peuvent attaquer les cellules infectées. Les cellules B qui rencontrent leur cible commencent à produire des anticorps qui aident à recruter d’autres composants du système immunitaire pour éliminer l’infection.

Les scientifiques qui étudient le système immunitaire disposent de nombreux outils pour les aider à identifier les interactions spécifiques entre les cellules immunitaires et les antigènes. Cependant, ces outils ne permettent généralement que l’étude d’un grand groupe d’antigènes exposés à une seule cellule B ou T, ou d’un grand groupe de cellules immunitaires qui rencontrent un petit nombre d’antigènes.

« Dans votre corps, vous avez des millions de cellules T uniques, et elles peuvent reconnaître des milliards d’antigènes possibles. Tous les outils développés jusqu’à présent sont vraiment conçus pour examiner un aspect de cette diversité à la fois », déclare Birnbaum.

L’équipe du MIT a entrepris de concevoir un nouvel outil qui leur permettrait de cribler d’énormes bibliothèques d’antigènes et de cellules immunitaires en même temps, leur permettant de sélectionner toutes les interactions spécifiques dans un large éventail de possibilités.

Pour créer un moyen simple d’examiner les nombreuses interactions possibles, les chercheurs ont conçu une forme spécialisée de lentivirus, un type de virus souvent utilisé par les scientifiques pour délivrer des gènes car il peut incorporer des morceaux d’ADN dans les cellules hôtes. Ces virus contiennent une protéine d’enveloppe appelée VSV-G qui peut se lier et infecter les récepteurs à la surface de nombreux types de cellules humaines, y compris les cellules immunitaires.

Dans cette étude, les chercheurs ont modifié la protéine VSV-G afin qu’elle ne puisse pas infecter une cellule par elle-même, plutôt que de s’appuyer sur un antigène choisi par les chercheurs. Cette version modifiée du VSV-G peut aider le lentivirus à pénétrer dans la cellule uniquement si l’antigène conjugué se lie à un récepteur B ou T humain qui reconnaît l’antigène.

Une fois à l’intérieur du virus, il s’intègre dans le génome de la cellule hôte. Par conséquent, en séquençant les génomes de toutes les cellules de l’échantillon, les chercheurs peuvent détecter à la fois l’antigène exprimé par le virus qui a infecté la cellule et la séquence des récepteurs des cellules T ou des cellules B qui lui a permis d’entrer.

« De cette façon, nous pouvons utiliser l’infection virale elle-même comme moyen de faire correspondre puis d’identifier l’accouplement des cellules immunitaires à l’antigène », explique Birnbaum.

Interactions identifiées

Pour démontrer la précision de leur méthode, les chercheurs ont créé un groupe de virus avec des antigènes de 100 virus différents, dont la grippe, le cytomégalovirus et le virus d’Epstein-Barr. Ils ont criblé ces virus contre environ 400 000 lymphocytes T et ont montré que cette technique pouvait sélectionner correctement les paires de récepteurs antigéniques des lymphocytes T précédemment identifiées.

Les chercheurs ont également examiné deux récepteurs différents des lymphocytes B contre 43 antigènes, dont des antigènes du VIH et la protéine squelettique du SRAS-CoV-2.

Dans de futures études, Birnbaum espère dépister des milliers d’antigènes contre des populations de cellules B et T. « Notre objectif idéal est de scanner des virus entiers ou des familles de virus, afin que nous puissions obtenir des lectures de l’ensemble de votre système immunitaire en un seul essai », dit-il.

Dans une étude qui est actuellement en cours, le laboratoire de Birnbaum travaille avec des chercheurs du Ragon Institute du MGH, du MIT et de Harvard pour étudier comment les systèmes immunitaires de différentes personnes réagissent à des virus tels que le VIH et le SRAS-CoV-2. Des études comme celle-ci pourraient aider à révéler pourquoi certaines personnes combattent naturellement certains virus mieux que d’autres, et éventuellement conduire au développement de vaccins plus efficaces.

Les chercheurs envisagent que cette technologie pourrait aussi avoir d’autres usages. Le laboratoire de Birnbaum travaille maintenant sur l’adaptation des mêmes virus pour délivrer des gènes modifiés aux cellules cibles. Dans ce cas, les virus porteront non seulement une molécule cible, mais également un nouveau gène qui sera intégré exclusivement dans les cellules ayant la bonne cible. Cela pourrait fournir un moyen de délivrer sélectivement des gènes qui favorisent la mort cellulaire dans les cellules cancéreuses, par exemple.

« Nous avons conçu cet outil pour rechercher des antigènes, mais les antigènes n’ont rien de spécial », déclare Birnbaum. « Vous pourriez potentiellement l’utiliser pour pénétrer dans certaines cellules afin d’apporter des modifications génétiques à la thérapie cellulaire et à la thérapie génique. »

Cette histoire a été republiée avec la permission de MIT News (web.mit.edu/newsoffice/), un site populaire couvrant les actualités liées à la recherche, à l’innovation et à l’enseignement au MIT.