在任何時候，數(shù)以百萬計的T細(xì)胞在人體內(nèi)循環(huán)，尋找潛在的入侵者。這些T細(xì)胞中的每一個都具有不同的T細(xì)胞受體，這種受體專門用于識別外來抗原。
為了更容易理解這群T細(xì)胞是如何識別它們的目標(biāo)的，麻省理工學(xué)院副教授邁克爾·伯恩鮑姆開發(fā)了一種工具，可以同時研究大量的這些相互作用。
破譯這些相互作用最終可以幫助研究人員找到新的方法來重新編程T細(xì)胞以針對特定抗原，例如在癌癥患者的腫瘤中發(fā)現(xiàn)的突變。
“t細(xì)胞在它們識別的東西和它們做的事情方面是如此多樣化，在逐個例子的基礎(chǔ)上理解這一點已經(jīng)取得了令人難以置信的進展。現(xiàn)在，我們希望能夠理解整個過程，就像我們理解單個部分一樣復(fù)雜。我們認(rèn)為，一旦我們了解了這一點，我們就可以更好地利用它來積極地影響疾病，”Birnbaum說。
這種方法可能會改善治療癌癥的免疫療法，以及治療自身免疫性疾病(如1型糖尿病)或艾滋病毒和Covid-19等感染的潛在新療法。
解決難題
Birnbaum很早就對免疫學(xué)產(chǎn)生了興趣，當(dāng)時他還是費城的一名高中生。他的學(xué)校提供了一個項目，允許學(xué)生在該地區(qū)的研究實驗室工作，所以從十年級開始，他在?？怂共趟拱┌Y中心的免疫學(xué)實驗室做研究。
Birnbaum說:“實際上，我接觸到了一些我現(xiàn)在學(xué)習(xí)的東西，所以這真的讓我意識到這就是我想做的事情。”
在哈佛大學(xué)讀本科時，他選擇了一個新成立的專業(yè)——化學(xué)與物理生物學(xué)。在一門免疫學(xué)入門課程上，Birnbaum被免疫系統(tǒng)的復(fù)雜性和美麗所吸引。他在斯坦福大學(xué)獲得免疫學(xué)博士學(xué)位，在那里他開始研究T細(xì)胞如何識別它們的目標(biāo)抗原。
T細(xì)胞受體是在T細(xì)胞表面發(fā)現(xiàn)的蛋白質(zhì)復(fù)合物。這些受體由基因片段組成，這些基因片段可以混合和匹配，形成多達(dá)1015種不同的序列。當(dāng)T細(xì)胞受體發(fā)現(xiàn)它識別的外來抗原時，它向T細(xì)胞發(fā)出信號，使其繁殖，并開始消除顯示該抗原的細(xì)胞。
作為一名研究生，Birnbaum致力于構(gòu)建工具來大規(guī)模研究抗原和T細(xì)胞之間的相互作用。完成博士學(xué)位后，他在斯坦福大學(xué)的神經(jīng)科學(xué)實驗室做了一年的博士后，但很快意識到他想回到免疫學(xué)領(lǐng)域。2016年，Birnbaum被聘為麻省理工學(xué)院生物工程系和科赫綜合癌癥研究所的教員。他說，麻省理工學(xué)院的科學(xué)家和工程師愿意合作解決困難而重要的問題，這一點吸引了他。他說:“人們之所以愿意這么做，是因為他們無所畏懼。這里的社區(qū)，尤其是免疫學(xué)社區(qū)，無論是在質(zhì)量方面，還是在支持程度方面，都是首屈一指的。”
數(shù)十億的目標(biāo)
在麻省理工學(xué)院，Birnbaum的實驗室專注于T細(xì)胞抗原相互作用，希望最終能夠重新編程這些相互作用，以幫助對抗癌癥等疾病。在2022年，他報告了一種在大尺度上分析這些相互作用的新技術(shù)。
在此之前，大多數(shù)研究免疫系統(tǒng)的現(xiàn)有工具都是為了研究暴露于一個T細(xì)胞(或B細(xì)胞)的大量抗原，或大量免疫細(xì)胞遇到少量抗原而設(shè)計的。Birnbaum的新方法使用工程病毒向大量免疫細(xì)胞提供許多不同的抗原，使研究人員能夠同時篩選抗原和免疫細(xì)胞的龐大文庫。
“免疫系統(tǒng)與我們每個人體內(nèi)數(shù)百萬個獨特的T細(xì)胞受體以及數(shù)十億個可能的抗原靶標(biāo)一起工作，”Birnbaum說。“為了能夠真正大規(guī)模地了解免疫系統(tǒng)，我們花了很多時間試圖構(gòu)建可以在類似規(guī)模上工作的工具。”
這種方法可以使研究人員最終從一個人身上篩選出數(shù)千種針對整個B細(xì)胞和T細(xì)胞群的抗原，這可以揭示為什么有些人天生比其他人更好地抵抗某些病毒，比如HIV。
利用這種方法，Birnbaum還希望開發(fā)出重新編程患者體內(nèi)T細(xì)胞的方法。目前，T細(xì)胞重編程需要將T細(xì)胞從患者體內(nèi)取出，進行基因改造，然后重新注入患者體內(nèi)。如果使用伯恩鮑姆的篩選技術(shù)使用的相同病毒對T細(xì)胞進行重新編程，那么所有這些步驟都可以跳過。由Birnbaum共同創(chuàng)立的一家名為Kelonia的公司也在朝著這個目標(biāo)努力。
為了在更大的尺度上模擬T細(xì)胞相互作用，Birnbaum現(xiàn)在正在與世界各地的合作者合作，利用人工智能對T細(xì)胞抗原相互作用進行計算預(yù)測。伯恩鮑姆領(lǐng)導(dǎo)的研究小組包括來自五個國家的12個實驗室，由癌癥大挑戰(zhàn)資助。研究人員希望建立預(yù)測模型，幫助他們設(shè)計工程化的T細(xì)胞，幫助治療許多不同的疾病。
“這個項目的重點是這些類型的預(yù)測是否可能，但如果它們是可能的，它可以更好地了解免疫療法對不同人的作用。它可能導(dǎo)致個性化的疫苗設(shè)計，也可能導(dǎo)致個性化的T細(xì)胞療法設(shè)計，”Birnbaum說。
（文章來源：www.ebiotrade.com/newsf/2024-7/20240701064904795.htm） | 
