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研究人员使用 ImageXpress Pico 系统获得关于儿童呼吸系统感染期间免疫应答的新见解

“ImageXpress Pico 系统使我们的团队能够准确、有效地评估肥大细胞与呼吸道合胞病毒 (RSV) 感染的人肺成纤维细胞 (HLF) 的结合特性,并更好地了解对呼吸道合胞病毒的炎症反应。”

西雅图儿童医院、西雅图儿童研究所、华盛顿大学、贝纳罗亚研究所

主要作者:西雅图儿童研究所主要研究者、西雅图儿童医院肺与睡眠医学科主治医师 Stephen R. Reeves 博士

ImageXpress Pico 自动化细胞成像分析系统

挑战

了解呼吸道合胞病毒感染的人肺成纤维细胞胞外基质中肥大细胞和透明质酸的结合特性

呼吸道合胞病毒 (RSV) 是世界各地感染儿童最常见的病毒之一。病毒的轻度病例仅限于上呼吸道(鼻子和喉咙)发炎;更严重的病例会延伸到下呼吸道(支气管和肺),并伴有咳嗽、低烧和食欲不振。

团队

更严重的呼吸道合胞病毒感染可发展为肺炎、呼吸衰竭和/或死亡。呼吸道合胞病毒具有高度传染性,主要影响儿童。但是,成年人和免疫系统较弱的人员也容易受到感染。呼吸道合胞病毒的症状和传播类似于影响上下呼吸道的其他病毒,包括甲型和乙型流感病毒、鼻病毒、腺病毒,以及冠状病毒株 COVID-19。

更多地了解这些病毒的潜在机制,有助于阐明潜在的治疗方案。西雅图儿童研究所、华盛顿大学和贝纳罗亚研究所的研究人员着手研究潜在呼吸道合胞病毒的一种机制。

Stephen Reeves 博士和他的合作者设计了几个实验,以确定呼吸道合胞病毒感染的人肺成纤维细胞 (HLF) 中肥大细胞与透明质酸 (HA) 之间相互作用的下游炎症效应。活细胞和固定细胞荧光成像都需要检测一系列条件,包括透明质酸在胞外基质 (ECM) 中的位置和作用机制、肥大细胞蛋白表达,以及透明质酸、肥大细胞与胞外基质之间的分子相互作用。传统的荧光显微需要使用玻璃盖玻片进行固定细胞成像,这导致需要进行额外的组织处理并花费额外的处理时间。Reeves 博士和他的团队需要一个先进的系统来以更有效的方式捕获活细胞和固定组织的高质量图像。

解决方案

高分辨率活细胞和固定细胞荧光成像和分析

该研究团队选择了 ImageXpress® Pico 自动细胞成像系统,因为其易用、灵活并且具备强大的分析能力。

检测实验步骤
为帮助团队快速进行实验,我们的现场应用科学家和技术支持专家为不同的检测提供了现场培训和支持。这包括开发检测实验步骤和动态分析,以便可同时成像和分析。

图像采集
研究团队先进行了活细胞成像,然后将组织固定以对胞外基质组分进行染色,而使用活细胞技术时不易观察到这些组分。ImageXpress Pico 系统使团队能够使用多孔板进行所有成像,从而大大缩短了样本处理和加工时间。作为图像采集的一部分,在放大倍率较高的物镜下对较大目标区域进行了拼接,消除了使用传统荧光显微进行检查时所需的额外重复,同时还可以获得更高质量的图像。

分析
Reeves 博士和他的合作者得以对肥大细胞(即 LUVA 细胞)和经呼吸道合胞病毒 (RSV) 感染的人肺成纤维细胞 (HLF) 的胞外基质之间的相互作用进行定量分析。参见以下图像和分析数据。

LUVA 细胞

ImageXpress Pico 系统还可用于在 48 小时的时间内分析呼吸道合胞病毒感染的人肺成纤维细胞对肿瘤特异性糖蛋白 (TSG-6) 表达和肥大细胞(即 LUVA 细胞)黏附的影响。参见以下图像和分析数据。(注:TSG-6 是一种与炎症相关的蛋白,经证实其在呼吸道合胞病毒感染细胞中表达上调)。

呼吸道合胞病毒感染细胞

结果

高质量数据可更快实现科学突破

Reeves 博士的团队使用 ImageXpress Pico 系统首次证明:

  • 在经呼吸道合胞病毒感染的儿童供体源性人肺成纤维细胞中,透明质酸的合成更多,这导致胞外基质 (ECM) 透明质酸富集
  • 透明质酸富集的胞外基质使肥大细胞的黏附更强并增加了肥大细胞蛋白酶的释放,从而导致炎性反应(例如气道收缩、粘液产生、咳嗽)
  • 经呼吸道合胞病毒感染的人肺成纤维细胞表现出肥大细胞炎性介质表达升高,以及肥大细胞黏附增强

研究发现表明,透明质酸富集的胞外基质的形成在急性呼吸道病毒感染期间促成了一个促炎环境。该机制对于呼吸道合胞病毒和其他呼吸道病毒的治疗干预可能具有深远的意义。

使用呼吸道合胞病毒感染人肺成纤维细胞

研究结果摘要:研究表明,使用呼吸道合胞病毒感染人肺成纤维细胞会诱导合成透明质酸的酶(HAS 2 和 3)发生上调,而破坏透明质酸的酶 (HYAL 2) 发生下调,这会导致透明质酸在胞外基质中的积累增加,肥大细胞的粘附性更高。此外,经呼吸道合胞病毒感染的人肺成纤维细胞表现出 TSG-6 表达升高,从而增强了肥大细胞与胞外基质的结合。与呼吸道合胞病毒诱导的胞外基质结合的肥大细胞可上调肥大细胞蛋白酶的表达,从而促成促炎环境。

参考文献

查找更多:https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC6997473/

“ImageXpress Pico 系统正在不断发展以满足我们不断变化的需求,并开启进一步发现的大门。我们期待见证接下来的发展!”

Reeves 博士和其他通讯作者均为 Jason Debley 博士实验室的一员。Debley 实验室利用流行病学、临床和分子方法来了解幼儿期哮喘演变,并研究气道上皮在儿童哮喘中的作用。

西雅图儿童研究所的免疫和免疫疗法中心的研究人员研究了一些影响人体免疫系统的最具挑战性的儿童疾病。最终目标是利用免疫学的治疗能力设计出新颖的疾病疗法。