▲利用人工智能和生物信息学，研究人员可以创建一个能够直接读取测试结果的二维映像，从而打造出含有数百万个血细胞的“照片日志”。
据医学快报网近日报道，美国南卡罗莱纳医科大学霍林斯癌症研究中心（HCC）的研究员卡斯腾·克里格（Carsten Krieg）博士，通过结合多种现代科技手段，发明了一种创建人体免疫系统“照片日志”的方法，其应用价值与前景对于癌症患者的实验性免疫疗法显而易见，并且十分令人振奋。
克里格来自德国，是一位新加入该医学院免疫学和皮肤科系的教员，他实验室里的核心设备是一台被命名为“赫利俄斯（太阳神）”的质谱流式细胞技术仪（mass cytometry），它能够将等离子体加热到太阳的温度，约6000℃。
“我在这里使用的是一项非常新颖、会令技术迷狂热的技术——质谱流式细胞技术，它超高的敏感度能够对人体免疫系统进行成像。这之所以能够实现，是因为该技术采用了人工智能科技，把机器学习和计算机算法相结合，从而使一个非常复杂的系统形象能够轻而易举地跃然‘纸’上。该技术的基本原理，是利用靶向于表面蛋白和细胞内蛋白的，缀有稀有金属的抗体来对细胞体进行染色。”“通常情况下，生物组织中没有稀有金属，因此这项技术在探测目标时具有更高的敏感度。”克里格博士说。
在质谱流式细胞技术仪内部，细胞在通过电感耦合等离子体时进行电离，然后每个被染色的细胞产生的离子被储存维持在离散云中，并可以通过质谱仪检测到。
克里格博士指出，在理想状况下，该技术可以在每个细胞中检测到100个标记对象，但是由于实际条件的限制，更为现实的目标是大约40个。最后，借助于人工智能和生物信息技术，研究人员创建出一个能够直接读取测试结果的二维映像，从而打造含有数百万个血细胞的“照片日志”。
“这是一种观察复杂生化反应的简单方法，就比如免疫疗法中常见的那类反应。”这句话一语道出了克里格和同事们希望借助“免疫系统照片日志”手段来推进免疫疗法新进展的初衷。
目前，虽然免疫治疗方法显示出了巨大潜力，但是对于绝大多数患者来说，要么没有疗效，要么会产生副作用，要么在一段时间后会旧病复发。克里格想知道这项技术是否能用于预测哪些患者可能会对某些特定的治疗产生疗效。
《自然·医学》杂志二月刊的封面文章为一篇题为《对单细胞的高维分析能够预测PD-1抗癌免疫疗法的反应》的论文。该研究发现，血液中的生物标志物可以预测转移性黑素瘤癌症患者是否会对免疫疗法产生积极反应。克里格解释说，我们的目标是验证这些生物标志物的血液检测是否能够用于识别那些更有可能受益的人，这样就可以允许其他无反应患者开始其他治疗，从而避免浪费治疗时间。
“这一技术是能够帮助医生和医疗保健系统进行决策的工具。让我们惊喜的是，我们清楚地发现在免疫疗法之前，相对于无反应者，产生反应的患者的单核细胞频率增强了。”
该校微生物学与免疫学系主任、HCC癌症免疫学项目联席负责人李子海（Zihai Li，音译）博士说：“该技术为单细胞层面上患者血液的高维分析研究提供了一个强有力的平台。”《自然·医学》上的这篇研究论文表明，该技术可以在诊所中应用于对患者的免疫系统进行分析测定，从而更好地指导医生做出有关免疫疗法的决定。
“我们现在有了类似博客日志般的图册，就可以获取治疗前和治疗期间的照片。不仅如此，你还可以获取三个月后、半年后以及一年后的照片。这就让我们有了一种类似于网络日志方法，所以每次当你得到一张免疫系统的图片时，你也能获得该照片之前和之后的状态图片。”克里格说，他认为这项技术将会开启癌症研究的新纪元。
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编译：朱明逸 审稿：alone 编辑：张梦
来源：https://medicalxpress.com/news/2018-03-instagram-immune-blending-science-technology.html
