JuLI™ Stage活細(xì)胞成像分析系統(tǒng)在免疫細(xì)胞殺傷評價中的應(yīng)用

 
一、參與免疫細(xì)胞殺傷的主要細(xì)胞種類

1. 自然殺傷細(xì)胞（NK細(xì)胞）：NK細(xì)胞無需預(yù)先致敏就能直接殺傷腫瘤細(xì)胞和病毒感染細(xì)胞，是先天免疫系統(tǒng)的重要組成部分。其中NK細(xì)胞通過釋放細(xì)胞毒性顆粒（如穿孔素和顆粒酶）和產(chǎn)生細(xì)胞因子（如干擾素-γ）來發(fā)揮其免疫調(diào)節(jié)作用。這些毒性顆粒能夠穿透靶細(xì)胞的細(xì)胞膜，導(dǎo)致靶細(xì)胞凋亡或壞死。
2. 殺傷性T細(xì)胞（CTL細(xì)胞）：CTL細(xì)胞負(fù)責(zé)特異性地識別和殺死被病原體感染的細(xì)胞或癌細(xì)胞，是適應(yīng)性免疫系統(tǒng)的重要組成部分。CTL同樣可以分泌穿孔素破壞靶細(xì)胞膜，從而對靶細(xì)胞進(jìn)行裂解性殺傷；CTL還會通過表面配體FasL與靶細(xì)胞表面的Fas結(jié)合，或者通過釋放粒酶B至靶細(xì)胞來誘導(dǎo)靶細(xì)胞的凋亡。
3. 單核細(xì)胞和巨噬細(xì)胞：它們通過吞噬作用清除體內(nèi)的病原體、衰老細(xì)胞和凋亡細(xì)胞等。此外，巨噬細(xì)胞還具有識別和殺傷腫瘤細(xì)胞的能力。
4. 其他免疫細(xì)胞：除了上述細(xì)胞外，還有其他一些免疫細(xì)胞也參與免疫細(xì)胞殺傷過程，如中性粒細(xì)胞、嗜酸性粒細(xì)胞、嗜堿性粒細(xì)胞等。這些細(xì)胞在免疫應(yīng)答中發(fā)揮著不同的作用，共同維護(hù)機(jī)體的免疫平衡和穩(wěn)定。

 
二、免疫細(xì)胞殺傷過程 ①在腫瘤發(fā)生過程中產(chǎn)生的新抗原釋放出來并被樹突狀細(xì)胞（DC）發(fā)現(xiàn)并進(jìn)行處理。
②DC將監(jiān)測到的MHCI和MHCII分子上的抗原呈遞給T細(xì)胞。
③上一步驟結(jié)果會啟動和激活針對癌癥特異性抗原的效應(yīng)T細(xì)胞反應(yīng)。
④和⑤激活的效應(yīng)T細(xì)胞轉(zhuǎn)移至腫瘤位置。
⑥效應(yīng)T細(xì)胞識別腫瘤細(xì)胞。
⑦T細(xì)胞發(fā)揮免疫作用殺死腫瘤細(xì)胞。

三、免疫殺傷實(shí)驗(yàn)挑戰(zhàn) & JuLI™ Stage的應(yīng)用
免疫細(xì)胞殺傷實(shí)驗(yàn)是評估免疫細(xì)胞（如細(xì)胞毒性T細(xì)胞、自然殺傷細(xì)胞等）對靶細(xì)胞（如腫瘤細(xì)胞、病毒感染細(xì)胞等）殺傷能力的重要手段。然而，這類實(shí)驗(yàn)在實(shí)施過程中面臨多個難點(diǎn)，比如靶細(xì)胞的選擇問題、效應(yīng)細(xì)胞的提取過程、免疫細(xì)胞-靶細(xì)胞共培養(yǎng)條件的控制、殺傷結(jié)果的量化和分析等等。

JuLI™ Stage活細(xì)胞成像分析系統(tǒng)能夠?qū)崟r、無侵入地觀察免疫細(xì)胞（如自然殺傷細(xì)胞NK、細(xì)胞毒性T細(xì)胞CTL等）對靶細(xì)胞的殺傷過程。通過JuLI™ Stage，研究人員可以量化免疫細(xì)胞的殺傷效果。例如，在NK細(xì)胞殺傷實(shí)驗(yàn)中，可以利用JuLI™ Stage延時成像功能，實(shí)時記錄靶細(xì)胞在受到免疫細(xì)胞NK細(xì)胞攻擊后的形態(tài)變化、數(shù)量減少等情況，通過自帶的STAT分析軟件，可以量化靶細(xì)胞的數(shù)量及熒光強(qiáng)度變化結(jié)果。這種方法比傳統(tǒng)的顯微鏡觀察更為直觀、準(zhǔn)確，大大提高了實(shí)驗(yàn)成功率！

圖2 JuLI™ Stage置于培養(yǎng)箱示意圖
 

圖3 JuLI™ Stage配備的3個軟件及對應(yīng)軟件下的具體功能（拍攝/編輯/分析軟件）
 

圖4 熒光細(xì)胞計(jì)數(shù)結(jié)果展示

四、JuLI™ Stage文獻(xiàn)案例
來自浙江科技大學(xué)生命科學(xué)院的研究人員在《Immunobiology》期刊發(fā)表名為“PiggyBac-engineered T cells expressing a glypican-3-specific chimeric antigen receptor show potent activities against hepatocellular carcinoma”的文章。在這篇文章中，老師T細(xì)胞和癌細(xì)胞共培養(yǎng)，使用JuLI™ Stage對其進(jìn)行監(jiān)測，間隔8分鐘拍攝一輪，共拍攝24h。結(jié)果表示GPC3CAR-T 細(xì)胞只對 SK-HEP-1-GPC3+ 細(xì)胞產(chǎn)生細(xì)胞毒性，導(dǎo)致粘附的腫瘤細(xì)胞縮小和上浮。而改造的 T 細(xì)胞對 GPC3 陰性的 SK-HEP-1 細(xì)胞沒有影響，腫瘤細(xì)胞仍增殖良好，與 MOCK-T 細(xì)胞組相似。

圖5 T細(xì)胞-癌細(xì)胞共培養(yǎng)實(shí)時監(jiān)測

參考文獻(xiàn)：
[1]Chen DS, Mellman I. Oncology meets immunology: the cancer-immunity cycle. Immunity. 2013 Jul 25;39(1):1-10.
[2]Wang P, Qin W, Liu T, Jiang D, Cui L, Liu X, Fang Y, Tang X, Jin H, Qian Q. PiggyBac-engineered T cells expressing a glypican-3-specific chimeric antigen receptor show potent activities against hepatocellular carcinoma. Immunobiology. 2020 Jan;225(1):151850.