[发明专利]确定生物细胞之间相互作用的方法

说明书

本发明涉及用于在包含至少两可区分细胞亚群的细胞群中确定细胞相互作用倾向的方法。此外，本发明提供了诊断细胞供体疾病或疾病易感性的方法，其中该方法包括确定获自供体的细胞群中的细胞相互作用的倾向，其中细胞群包含至少两个可区分细胞亚群。本发明还提供了通过确定获自受试者的细胞群中的细胞相互作用倾向的改变来确定患有或易患疾病的受试者是否对治疗剂治疗起反应或是有反应的方法，其中细胞群包含至少两个可区分细胞亚群。本发明还涉及筛选治疗剂的方法，包括确定一种或多种测试物质是否改变细胞相互作用的倾向。

本发明涉及用于在包含至少两可区分细胞亚群的细胞群中确定细胞相互作用倾向的方法。此外，本发明提供了诊断细胞供体疾病或疾病易感性的方法，其中该方法包括确定获自供体的细胞群中的细胞相互作用的倾向，其中细胞群包含至少两个可区分细胞亚群。本发明还提供了通过确定在获自受试者的细胞群中的细胞相互作用倾向的改变来确定患有或易患疾病的受试者是否对治疗剂治疗起反应或是有反应的方法，其中细胞群包含至少两个可区分细胞亚群。本发明还涉及筛选治疗剂的方法，包括确定一种或多种测试物质是否改变细胞相互作用的倾向。

通过在单细胞水平上的分析，包括细胞-细胞关系的分析，显著加深了在用不同刺激物如生物制剂和小分子进行扰动后在整体范围内对细胞行为的理解。高含量成像领域不断提供证据，即细胞-细胞变异性和细胞-微环境在细胞群表型的详细分析中是确定罕见事件和完全理解种群水平表型所必需的(在Snijder等人(2011)Nature Reviews 12,119中综述)。细胞表型在整体水平上的变化很大程度上取决于发育细胞群的固有特性，这些细胞群创造了特定的生态位微环境，包括细胞密度、细胞-细胞接触、相对位置和细胞空间。此外，在单细胞水平，可以表征对相同扰动的细胞应答的异质性(Slack等人(2008)PNAS 105(49)：19306-11)。细胞异质性的复杂性(参照癌细胞对抗癌药物反应程度的研究)揭示了患者在治疗期间可能对细胞水平产生的广泛影响的功能意义。然而，为由亚细胞驱动的群体特征分析和单细胞分辨率奠定基础的研究依赖于遗传上相同的细胞系，这些细胞系在生理上与人类健康和疾病无关并且缺乏在生命中正常发生的种群间通讯以加深细胞和泛细胞过程。

免疫系统以两种方式调节：1)通过可溶性信号传导分子和2)细胞的物理相互作用。调节免疫系统的可溶性信号传导分子的实例是细胞因子，趋化因子，但也包括小分子，例如腺苷。细胞-细胞相互作用调节免疫功能的实例是与细胞表面受体相互作用的细胞表面结合配体，例如MHC与T细胞受体或PD-1与其配体PD-L1的相互作用，这两者都是引发靶向反应或控制反应所必需的。此外，可溶性因子可以与两种不同靶细胞上的受体相互作用，使它们处于紧密的空间接近，并诱导信号传导事件。实例包括可以结合一个细胞上的Fc受体并识别另一个细胞上的靶抗原的抗体。具体而言，当涉及免疫调节药物和生物制剂的新领域如博纳吐单抗(Blinatumomab)(双特异性抗体；CD19/CD3)或利妥昔单抗(抗CD20抗体)时就是这种情况。虽然可溶性因子可以在一定距离起作用，但细胞表面结合的调节分子需要细胞进入紧密的空间接近以便其作用。后一因素，免疫细胞通过受体介导的信号传导的物理相互作用，对于产生引发、定向和强烈的免疫应答以及细胞清除/程序性细胞死亡是必不可少的。此外，如上所述，细胞-细胞接触通讯是生物免疫调节药物作用机制的基础。

有许多已充分确立的工具来测量可溶性信号传导因子的浓度，如ELISA，ELISPOT和α筛选，以评估免疫功能或活性。跟踪涉及免疫调节的可溶性因子通常用于疾病和其他健康相关生物科学的诊断中。然而，目前仅有限的能力(如果有的话)以高通量和稳健的方式确定由生物制剂、药物或其他小化合物修饰的细胞-细胞接触水平的免疫调节。因此，通过用感兴趣的分子扰乱系统来系统地测量细胞-细胞接触以及它们如何被改变的能力可以揭示某种分子是否具有免疫调节性质。相反，当用具有已知免疫调节作用的分子挑战系统时，观察所述免疫调节作用在细胞-细胞接触的变化可以揭示关于模型系统状态的信息。