SARS-CoV-2 Spike 특이적 CD8 T 세포 클론 선별을 위한 면역 수용체 분석 및 다클론성 반응자의 단일 세포 RNA 발현

Core Concepts

단일 세포 RNA 발현 및 면역 수용체 프로파일링을 통해 SARS-CoV-2 Spike 특이적 CD8 T 세포 클론을 신속하게 선별할 수 있었다.

Abstract

이 연구는 SARS-CoV-2 Spike 단백질에 특이적인 CD8 T 세포 클론을 선별하는 새로운 접근법을 제시한다. 기존의 하이브리도마 기술을 이용한 방법은 비효율적이었지만, 단일 세포 RNA 발현 분석과 면역 수용체 프로파일링을 결합한 접근법을 통해 이상적인 반응 CD8 T 세포 클론을 신속하게 선별할 수 있었다. 이를 위해 SARS-CoV-2 Spike 단백질로 면역화된 마우스의 Spike 특이적 CD8 T 세포를 단일 세포 수준에서 분석하였다. 단일 세포 RNA 발현 데이터와 TCR 염기서열 정보를 통합 분석하여 증식, 활성화 및 기능적 특성이 우수한 클론을 선별하였다. 선별된 TCR 염기서열을 이용하여 CORSET8 TCR 트랜스제닉 마우스를 신속하게 생성할 수 있었다. CORSET8 마우스의 T 세포는 Spike 단백질 또는 mRNA 백신 투여, SARS-CoV-2 감염 시 강력하게 증식하고 활성화되는 것으로 나타났다. 이를 통해 단일 세포 분석과 면역 수용체 프로파일링을 결합한 접근법이 TCR 트랜스제닉 마우스 개발에 효과적임을 보여주었다.

Stats

Spike 펩타이드 자극에 대한 하이브리도마 클론 47의 IL-2 생산 증가 배수는 약 3배였다. CORSET8 마우스의 CD8 T 세포 중 약 70%가 트랜스제닉 세포였다. Spike 펩타이드 자극에 대한 CORSET8 T 세포의 증식은 10 pg/ml의 극소량에서도 관찰되었다. Spike 단백질 또는 mRNA 백신 투여 4일 후 CORSET8 T 세포의 95% 이상이 분열하였다. SARS-CoV-2 감염 4일 후 CORSET8 T 세포의 99% 이상이 분열하였다.

Quotes

"단일 세포 RNA 발현 및 면역 수용체 프로파일링을 결합한 접근법을 통해 이상적인 반응 CD8 T 세포 클론을 신속하게 선별할 수 있었다." "CORSET8 마우스의 T 세포는 Spike 단백질 또는 mRNA 백신 투여, SARS-CoV-2 감염 시 강력하게 증식하고 활성화되었다."

Key Insights Distilled From

TCR transgenic clone selection guided by immune receptor analysis and single cell RNA expression of polyclonal responders

by Debeuf,N., L... at www.biorxiv.org 03-27-2024

https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.03.27.586931v1

Deeper Inquiries

SARS-CoV-2 이외의 다른 병원체에 대해서도 이 방법론을 적용할 수 있을까?

이 방법론은 다른 병원체에 대해서도 적용할 수 있습니다. 이 방법론은 TCR 트랜스제닉 마우스를 개발하기 위해 단일 세포 분석과 면역 수용체 프로파일링을 결합하여 특정 항원에 반응하는 T 세포 클론을 선택하는 것을 강조합니다. 따라서 다른 병원체에 대한 항원을 식별하고 해당 항원에 반응하는 T 세포 클론을 선택하는 데에도 적용할 수 있습니다. 이 방법론은 새로운 병원체나 항원에 대한 T 세포의 반응을 연구하고자 하는 경우 유용할 수 있습니다.

기존 하이브리도마 기술 기반 TCR 트랜스제닉 마우스 개발의 한계점은 무엇이었는지 자세히 설명해 보시오.

기존 하이브리도마 기술을 사용한 TCR 트랜스제닉 마우스 개발은 몇 가지 한계점을 가지고 있습니다. 첫째, 이 방법은 항원에 반응하는 T 세포 클론을 선택할 때 주로 CD69 상승 또는 IL-2 생성과 같은 단순한 기능적 매개변수에 의존합니다. 이로 인해 선택된 T 세포 클론이 생물학적 환경에서 최적으로 반응하지 않을 수 있습니다. 둘째, 이 방법은 TCR 트랜스제닉 마우스를 생성하기 위해 많은 시간과 비용이 소요됩니다. 또한 선택된 TCR 트랜스제닉 마우스가 다른 다양한 T 세포와 경쟁하거나 기억 반응을 형성하지 못할 수 있습니다.

단일 세포 분석과 면역 수용체 프로파일링을 결합한 접근법이 TCR 트랜스제닉 마우스 개발 외에 어떤 다른 분야에 활용될 수 있을까?

단일 세포 분석과 면역 수용체 프로파일링을 결합한 이러한 접근법은 다른 분야에도 다양하게 활용될 수 있습니다. 예를 들어, 이 방법은 종양 면역학에서 종양 특이 T 세포 클론을 식별하고 종양 면역 반응을 연구하는 데 사용될 수 있습니다. 또한 이 방법은 자가 면역 질환에서 자가 항원에 반응하는 T 세포를 조사하고 자가 면역 반응 메커니즘을 이해하는 데 유용할 수 있습니다. 또한 면역학 연구뿐만 아니라 감염병, 알레르기, 및 면역학적 메커니즘을 연구하는 다양한 분야에서도 이러한 접근법을 적용할 수 있습니다.