身体的免疫细胞不断对来自癌细胞、其他免疫细胞和微生物的信息做出反应。这些信息产生特定的分子表达模式，对于癌症、自身免疫性疾病、感染和炎症等疾病以及治疗干预非常重要。由于细胞中相关分子的数量很少，科学家们很难区分这些模式。研究人员现在在揭示血液免疫细胞中的这些分子模式方面迈出了重要的一步，从而揭示了健康和疾病的新指标。
该研究由来自 CellPrint Biotechnology LLC、凯斯西储大学和克利夫兰诊所基金会的研究人员进行，由 David Kaplan 教授领导。他们的工作发表在同行评审的《细胞和分子医学杂志》上。
卡普兰教授解释说，他们的方法基于更先进版本的流式细胞术，该技术通过让激光束穿过单个细胞来检测其内部的分子，从而测量单个细胞内部发生的情况。与传统方法不同，这个新版本的分辨率提高了一百倍，这意味着它可以检测极少量的分子并分析它们的连接方式。 “我们的扩增技术表现出了出色的灵敏度，并且随着我们最近开发的有限维细胞术，我们已经实现了高度的准确性，”卡普兰教授说。尺寸受限的细胞计数是一种一次性测量较少数量特征的简化方法，以获得更清晰、更可靠的结果。
卡普兰教授的团队首先通过研究一种名为干扰素基因刺激途径的众所周知的免疫系统途径来证明该方法的作用，该途径触发人体抵御感染的第一道防线。使用健康志愿者的样本，他们证实他们的系统可以以连续且可预测的方式测量分子变化。这表明他们的方法可以捕获信号如何在细胞内移动的更大图景和更精细的细节。
后来，当用相同的方法对用已知影响细胞死亡的药物处理过的血液样本进行测试时，出现了意想不到的模式。一些信号分子维持了它们的关系，另一些则分裂并形成了全新的连接。一个例子涉及一组与程序性细胞死亡相关的分子，程序性细胞死亡是一种安全处理旧细胞或受损细胞的自然过程。一些细胞分子在治疗前密切相关，但在引入药物后，它们表现出协调性被破坏。这些发现表明，药物可以以不太敏感的技术可能会错过的方式恢复细胞的内部运作。
同样令人惊讶的是，当使用来自多发性骨髓瘤、浆细胞癌和淀粉样变性（一种蛋白质在组织中异常积累的疾病）等浆细胞疾病患者的血液样本时，该方法揭示了不同细胞类型的独特信号传导模式。单核细胞（抵抗感染的免疫细胞）和辅助 T 细胞（指导免疫反应）显示出独特的分子相互作用模式，其中一些分子与一种类型的细胞密切相关，但与另一种类型的细胞无关。研究小组认为，这些差异可能是了解这些疾病如何发生和进展的关键。
卡普兰教授强调了他们工作的更广泛意义：“我们描述了一种基于信号放大技术和有限维细胞计数的简化技术，可以分析临床样本中血液单核细胞中的信号网络。这项分析可能为信号网络参与病理生理学和发病机制提供有价值的新见解。”病理生理是指疾病引起的机体功能的变化，病机是指疾病的发生和发展。
卡普兰教授的这项研究结果不仅表明细胞信号传导可以非常清晰地显示出来，而且还表明这些分子图谱可以引导医生和科学家更好地理解甚至预测疾病行为。通过显示血液免疫细胞中的分子在疾病和健康中如何不同地相互作用，这种方法可以激发诊断、预后和治疗的新指南。诊断是识别疾病的过程，预后是该疾病可能的病程或结果，治疗是医生控制疾病的方式。
由于细胞信号传导是许多疾病的核心，因此这一发现的潜在应用非常广泛。结果可以帮助医生实时监测疾病，测量患者对治疗的反应，并发现癌症和免疫系统疾病中重要的隐藏途径。卡普兰教授和他的团队的研究表明，通过更仔细地聆听血液免疫细胞内的无声对话，科学越来越接近将这些微妙的信号转化为重要的临床见解。
