免疫学:与Ramy Arnaout讨论诊断的未来

人类的免疫系统不仅保护我们的健康，它也反映了这一点。每次遇到潜在的致病因子，身体就会产生特定的免疫因子——被称为抗体和t细胞受体的蛋白质——来识别并消灭入侵者。为了防止再次感染，抗体和t细胞受体(TCR)从你以前的遭遇中无限循环在身体各处，就像你体内携带的个人病史记录。

临床病理学家RAMY ARNAOUT，MD，DPHIL，临床微生物学实验室的副主任，在Beth以色列Deaconess Medical Centre，想要了解这些个人医疗记录。在最近发表的透视免疫学中的前沿，Arnaout和他在适应性免疫受体系统社区(AIRR-C)的同事概述了免疫系统——由个体免疫细胞共同表达的所有基因——如何有潜力为研究人员和医生提供对个体健康前所未有的洞见。从大量患者那里收集这些信息，有朝一日可以通过一种几乎通用的血液检测来促进诊断，并为各种疾病的靶向治疗铺平道路。

我们请Arnaout医生为我们介绍更多关于个性化医疗的新领域。

免疫体到底是什么?研究人员和医生能从中学到什么?

免疫体是一套完整的免疫细胞——抗体和T细胞受体(TCR)——每个人在应对感染、接种疫苗、移植和输血、自身免疫性疾病、衰老和癌症时产生的。

现在，你在你的身体里有一万亿到万亿的T和B细胞，介意自己的事业，循环通过你的血液，留下你所有的器官，然后完成循环和来回到我的身边。

在该领域的许多人一直在考虑一些时间，如果我们能弄清楚哪种抗体和T细胞受体与哪种疾病或病情匹配，那么我们将具有通用诊断。也就是说，我们可以看一下一个人的抗体和T细胞受体，只是通过看到那里的东西，我们能够说，“哦，这些抗体对抗黑色素瘤，这意味着你可能有它，但你的免疫系统照顾它，“或”或“你可能有流感。”

一个血液测试另一端则是计算机科学。但首先我们得破解密码。

研究人员和医生能利用这些信息做什么呢?

如果我观察你的免疫体和你朋友的免疫体，你可能会认为你们没有任何共同之处。但是，尽管我们所有人之间存在潜在的差异，我们产生的抗体和TCR是足够相似的，即使它们并不相同，科学家可以从生物信息的角度观察它们并识别它们的模式。

我们现在从数据中知道，尽管存在着非凡的、深不可测的多样性潜力——在可观测的宇宙中，有比恒星更多的不同的可能序列，当然也比太阳的质量更大——你和我在基因上并没有那么不同。我们生活在同一个世界，我们在地铁里被同样的人打了个喷嚏——令人难以置信的是，我们的实际多样性在基因上如此令人难以置信地受到限制，以至于我们能够并且经常发现我们在十年前可能认为不可能存在的模式。

因此，通过获取已知疾病(如COVID-19、登革热、埃博拉和其他传染病)的患者样本，并将它们与对照样本进行比较，科学家可以计算出模式。

但这里缺少的是你。在我和我的同事刚刚发表在《免疫学前沿》上的这篇论文中，我们试图向科学界宣布，我们可以找到这些模式，并将它们很好地加以利用。但我们需要临床医生意识到这一点，并与我们联系。

例如，一个内分泌科医生有一个甲状腺良性生长的病人。原则上，我们可以从那个病人的血液中提取样本，找到一个序列，然后利用这个序列作为未来病人的早期诊断工具。

解码免疫体需要什么技术?

第一步是排序。测序是使这种思维成为可能的技术。我们现在有能力序列这些抗体和TCR基因，以便我们实际上可以看到那里的内容。

现在测序更多的是一种商品，前沿已经转移到“我们如何找到模式?”这是数学和计算方面的事情，用人工智能或机器学习算法处理排序数据。

但是我不想忽略这个第三个木板，尽管它并不像排序和人工智能那样脾气暴躁：正如我之前所说的那样，缺失的成分就是你。我们过去到了全国范围内，学习医疗保健系统。

我们可以确保如果患者进入马萨诸塞特或缅因州或密苏里州的医院，我们最终可以访问患者回家后长期抛出的血液样本，并序列数百万抗体和TCR。它包含的基因？除了在医疗系统上访问这些丢弃的标本外，我们需要它们与电子健康记录中的信息相关联（EHR）。

有了免疫体，我们又有机会通过测序来了解一个人的健康状况，将这些信息添加到数据库中，与这个人数以百万计的健康记录相关联——我们可以在相对较短的时间内解开这些代码。

这件事思想的诚信批评是什么？

有一种观点认为，如果你想诊断一种感染，为什么要寻找反应?只要看看感染源本身，对吗?或者，如果你想了解一个人对癌症治疗的反应，为什么要把免疫的适应性反应作为一个指标——为什么不测试癌细胞对药物的反应?这些都是合理的问题。

答案是，身体非常认真地需要很多这些侮辱。即使您有撕裂咆哮，潜在的危及生命的感染，每毫升血液的可行性细菌的数量也消失了每5-10毫升血液的一个活性细菌。也许你身体中有很多细菌。但更典型的是，你的身体非常认真地接受细菌感染，所以只有少数细菌足以推出可以杀死你的级联事件。找到实际的细菌，并将其区分开在血液中的随机细菌DNA仓仓，比看一个人更难说，“这个人的白细胞计数是通过屋顶。”

换句话说，免疫反应不是成比例的反应，在很多情况下，它通常是不成比例的反应。从诊断的角度来看，它就像一个信号放大器，这是一个优势。如果我们能得到足够的样本来识别一个模式，如果我们能得到足够的样本，到目前为止的跟踪记录表明我们可以确定这个信号是什么。

为什么你和你的同事现在在免疫学前沿发表这篇论文?

适应性免疫受体Repertoire社区(AIRR-C)是一个专门的社区，我们写这篇论文和代表。我们有知识和专业知识为诊断免疫体的潜力奠定基础，但在其他人的帮助下，我们可以进展得更快。这就是为什么我们正在呼吁临床医生、研究人员和其他人与AIRR-C一起努力。

我的希望是医学院的下一代医生，当他们听到这一点时，他们认为，“我想努力。”

这是验血的未来。这是一个非常激动人心的时刻。

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