Sequenciação do Repertório Imune: Introdução, Fluxo de Trabalho e Aplicações

Introdução ao Sequenciamento do Repertório Imune

O sistema imunitário adaptativo desempenha um papel extremamente importante na luta contra patógenos infecciosos e na proteção do corpo humano. A base do sistema imunitário adaptativo depende fundamentalmente da enorme diversidade de recetores de células T e B (TCRs e BCRs) que podem reconhecer epítopos de um número astronómico de diferentes antígenos exógenos e fatores endógenos do hospedeiro. O repertório imunitário é conhecido como a coleção de células B e T funcionalmente diversas no sistema circulatório, que é uma medida chave da complexidade imunológica.

O estudo do repertório imune é crucial para entender a resposta da imunidade adaptativa e, em última análise, lança luz sobre a descoberta de novos agentes infecciosos e detém um potencial inestimável para ajudar no desenvolvimento de anticorpos ou vacinas, diagnóstico clínico, tratamento e prevenção.

As estratégias tradicionais para estudar o repertório imune, que incluem espectratipagem, sequenciação Sanger, entre outras, são laboriosas, dispendiosas e insuficientes para gerar uma imagem de alta resolução do repertório imune. A NGS oferece uma abordagem poderosa capaz de analisar o repertório imune de forma de alto rendimento. Ao fornecer enormes dados de sequenciação, a NGS criou uma imagem de alta resolução do repertório imune, que apresenta um grande potencial para revelar mudanças dinâmicas em populações clonais durante a estimulação antigénica.

Fluxo de Sequenciação do Repertório Imune

O fluxo de trabalho de sequenciação do repertório imunitário é composto por seis etapas. A primeira etapa é a isolação celular. Esta será seguida pela purificação do template e amplificação da molécula. A próxima etapa será a construção da biblioteca Ig-seq e sequenciação. Isto será seguido pelo processamento de dados, que envolve filtragem, alinhamento e agrupamento de dados. Por fim, os dados serão analisados considerando a diversidade do repertório, dinâmicas e clonalidade.

Figura 1. Um pipeline geral de sequenciação do repertório imunitário de células B. (Pineda, 2019)

Aplicações da Sequenciação do Repertório Imune

O sequenciamento do repertório imunitário é aplicado nas seguintes áreas: (1) descoberta de anticorpos e desenvolvimento de vacinas, (2) descoberta de biomarcadores, (3) compreensão dos mecanismos de desenvolvimento do repertório imunitário, (4) identificação de imunodeficiências e (5) como uma ferramenta de diagnóstico clínico.

Biomarcadores para diagnóstico, subtipagem e prognóstico do câncer

Um campo importante para a pesquisa translacional e medicina do sequenciamento de HTS TCR/BCR é a deteção de doença residual mínima (DRM) para tumores hematológicos linfáticos, incluindo leucemia e linfoma derivados de células T/B. A sensibilidade e o uso prognóstico da NGS em comparação com as técnicas tradicionais, como citometria de fluxo e PCR específica para alelos, têm sido repetidamente investigados desde o início deste campo.

Análise Abrangente dos Repertórios Imunes Reativos à Microbiota Intestinal

Embora a análise de repertório de células imunes de alto rendimento no contexto da interação hospedeiro-microbioma seja uma área de pesquisa em aberto, a aplicação mais promissora desta abordagem é a deteção abrangente de clonótipos de células T ou B reativos à microbiota intestinal no sangue circulante ou nos tecidos periféricos dos hospedeiros. Muito importante, ao utilizar um ensaio de expressão de CD154 em células vivas, foi recentemente demonstrado que adultos humanos saudáveis possuem uma quantidade substancial de populações circulantes de células T CD4+ reativas contra lisados bacterianos de comensais gastrointestinais, com frequências de 40 a 500 por milhão de células T CD4+ totais, dependendo de cada espécie bacteriana. A maioria dessas células T CD4+ reativas à microbiota intestinal apresentava um fenótipo de memória, com expressão relativamente alta de receptores de homing mucoso e um marcador Th17 (CD161), sendo ainda mais enriquecida nos tecidos intestinais.

Microbiota intestinal como uma possível origem das cruzamentos de reatividade do TCR

A cross-reactividade das células T é uma área importante de estudos em imunologia sistémica e provavelmente um dos princípios fundamentais da resposta imunitária adaptativa ainda não totalmente reconhecidos. Consistente com esta hipótese e em contraste com a crença geral anterior, um elegante estudo utilizando camundongos transgénicos TCRβ provou que a vasta maioria dos TCRs selecionados negativamente são autorreativos e dotados de cross-reactividades contra múltiplos haplótipos MHC, enquanto os TCRs cross-reactivos são muito infrequentes entre os TCRs pré-selecionados.

Referências:

1. Pineda S, Sigdel TK, Liberto JM, et al.Caracterização do risco de rejeição renal pré e pós-transplante através da sequenciação do repertório imune das células B. Comunicações da Natureza. 2019, 10(1).
2. Liu X, Wu J. História, aplicações e desafios da pesquisa do repertório imune. Biologia celular e toxicologia. 2018, 34(6).
3. Rubelt F, Busse CE, Bukhari SA, et al.Recomendações da comunidade sobre o compartilhamento de dados de sequenciação do repertório imune de recetores imunes adaptativos. Imunologia da Natureza. 2017, 18(12).
4. Friedensohn S, Khan TA, Reddy ST. Metodologias avançadas em sequenciação de alto rendimento de repertórios imunes. Tendências em biotecnologia2017, 35(3).
5. Robins H. Imunosequencia: aplicações da sequenciação profunda do repertório imune. Opinião atual em imunologia2013, 25(5).