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。 随着基因组学和蛋白质组学技术的兴起，科学家们已经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； 最近，这些技术已被用于帮助更好地了解免疫系统的功能及其调节方式。 三分之二的基因组在一种或多种免疫细胞类型中活跃，只有不到 1% 的基因在给定类型的细胞中独特表达。 因此，至关重要的是，这些免疫细胞类型的表达模式在网络环境中破译，而不是作为一个个体，以便正确表征它们的作用并相互关联。 自身免疫性疾病、免疫缺陷和恶性肿瘤等免疫系统缺陷可以受益于对病理过程的基因组洞察。 例如，分析基因表达的系统变异可以将这些模式与特定疾病和对免疫功能很重要的基因网络联系起来。

传统上，研究免疫系统的科学家必须在个体基础上寻找抗原，并确定这些抗原（“表位”）的蛋白质序列，这些序列会刺激免疫反应。 此过程需要从整个细胞中分离出抗原，将其消化成更小的片段，并针对 T 细胞和 B 细胞进行测试以观察 T 细胞和 B 细胞的反应。 这些经典方法只能将该系统可视化为静态条件，需要大量时间和劳动力。

免疫组学通过将免疫系统视为一个整体并将其表征为动态模型的能力，使这种方法变得更容易。 它揭示了免疫系统的一些最显着特征是其组成细胞的持续运动、更替和可塑性。 此外，当前的基因组技术，如微阵列，可以随着时间的推移捕获免疫系统基因表达，并可以追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，也可以加快科学家发现抗体-抗原关系的速度。

宿主的免疫系统通过许多“参与者”参与的一系列病原体特异性反应来应对病原体入侵； 这些包括抗体、T 辅助细胞、细胞毒性 T 细胞和许多其他细胞。 抗原呈递细胞 (APC) 能够内化病原体并在细胞表面展示抗原片段（表位）和主要组织相容性复合体 (MHC)。 当 T 细胞识别这些显示的表位时，T 细胞反应开始。 仅需要来自某些病原体特异性抗原的特定肽序列来刺激 T 细胞和 B 细胞反应； 也就是说，整个致病肽序列并不是启动免疫反应所必需的。 病原体的“免疫组”由其表位组描述，可以通过比较基因组序列和应用免疫信息学工具来定义。

阿什阿里扎德等人。 是最早认识到 cDNA 微阵列定义免疫细胞基因表达潜力的人之一。 他们的分析探讨了细胞激活和/或用细胞因子（一种信号调节分子）刺激期间人类 B 和 T 淋巴细胞的基因表达。 已知受刺激的 T 淋巴细胞中的许多激活基因参与 G0/G1 细胞周期转换或编码趋化因子，即参与炎症反应的信号分子。

该团队还能够可视化 T 细胞有丝分裂过程中基因表达的时间模式。 在他们具有里程碑意义的论文的结尾段落中，这些科学家指出“几乎免疫学研究的每个角落都将受益于基因表达的 cDNA 微阵列分析”，因此预示着免疫组学的兴起。

受可用微阵列和此时不完整的人类基因组的限制，同一组研究人员有动力创建一个专门的微阵列，专注于在给定细胞类型中优先表达的基因，或者已知在给定细胞类型中具有重要功能的基因 生物过程。