免疫组学
免疫组学是使用全基因组方法研究免疫系统调节和对病原体的反应的学科。它利用高通量的筛选技术,如免疫质谱、免疫微阵列等,对免疫系统进行系统性研究,阐释免疫的分子机制。
基本介绍
免疫组和免疫组学的概念最早是在1999年由Pederson教授在奥斯陆举行的自身免疫国际会议上提出的。当时Pederson教授的定义主要研究抗体和TCR V区分子结构与功能。随着人类基因组计划的完成,免疫组学的概念已经扩展,现在它指的是研究免疫相关的全套分子库,它们的作用靶分子及其功能。免疫组学的研究领域包括免疫基因组学,免疫蛋白质组学和免疫信息学,特别强调在基因组学和蛋白质组学研究的基础上,充分利用生物信息学,生物芯片,系统生物学,结构生物学,高通量筛选等技术。
随着基因组学和蛋白质组学技术的发展,科学家们现在能够可视化生物网络并推断基因和/或蛋白质之间的相互关系。这些技术已被用于帮助更好地了解免疫系统的功能和调控方式。研究表明,基因组的三分之二在一种或多种免疫细胞类型中是有活性的,但在给定类型的细胞中少于1%的基因被唯一地表达。因此,将免疫细胞类型的表达模式在相互关联的背景下解密分析,而不是作为个体进行单独研究,对于正确表征它们的作用并相互关联至关重要。
免疫组学通过其将整个免疫系统看作是动态模型的能力,使得这种方法更容易。它揭示了免疫系统最显着的特征是其组成细胞的持续运动,周转和可塑性。当前的基因组技术,如微阵列,可以随着时间捕获免疫系统基因表达,并可以跟踪微生物与先天免疫系统细胞的相互作用。新的蛋白质组学方法,包括T细胞和B细胞-表位作图,也可以加速科学家发现抗体-抗原关系的步伐。
实际应用
疫苗开发
免疫组学在新型冠状病毒疫苗开发领域的应用尤为显著。反向疫苗学使用病原体的基因组序列来鉴定潜在地编码促进发病机制的基因。例如,针对脑膜炎双球菌血清群B的候选疫苗的开发就是通过这种方法实现的。科学家们已经能够开发出针对多种人类病原体的疫苗,例如肺炎链球菌,肺炎衣原体,炭疽杆菌,牙龈卟啉单胞菌,结核分枝杆菌,幽门螺杆菌等,以及针对病毒的疫苗。
疾病诊断
免疫组学也在疾病诊断方面展现出潜力。外周血细胞中改变的基因表达的特征模式反映了感染或损伤的特征,这些细胞可以作为“间谍”来检测难以从宿主培养的隐匿性疾病或药剂。例如,巨细胞病毒感染和HTLV-1感染显示不同的基因表达谱,这些表达谱可以用于诊断。