एकल कोशिका और प्रतिरक्षा: एकल कोशिका अनुक्रमण के साथ प्रतिरक्षा कोशिका विविधताओं को बेहतर ढंग से समझना

प्रतिरक्षा का नाजुक संतुलन बार-बार होने वाली बातचीत और विभिन्न प्रकार की कोशिकाओं के बीच जटिल अंतःक्रियाओं द्वारा मध्यस्थ होता है। प्रतिरक्षा कोशिकाएँ कोशिका प्रकार और सक्रियण स्थिति में अत्यधिक विषम होती हैं। ऊतक और थोक कोशिका अनुक्रमण विधियाँ मिश्रित नमूनों से समग्र हस्ताक्षरों को पकड़ती हैं, जिसमें प्रचुर कोशिका आबादी द्वारा कवर किए गए दुर्लभ लेकिन कार्यात्मक रूप से महत्वपूर्ण कोशिका प्रकारों से सूक्ष्म जीन हस्ताक्षर शामिल होते हैं।

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इसके अलावा, प्रतिरक्षा कोशिका प्रसार, विभेदन, परिपक्वता, प्रवासन और संक्रमण के लिए आवश्यक सुराग देने वाले इंट्रा- और अंतर-सेलुलर संचार को पारंपरिक तरीकों का उपयोग करके चिह्नित करना मुश्किल है। वर्तमान विशेष विषय अंक का उद्देश्य संक्रामक प्रतिरक्षा, कैंसर प्रतिरक्षा विज्ञान, जन्मजात प्रतिरक्षा और प्रतिरक्षा प्रणाली विकारों पर एकल-कोशिका-आधारित अध्ययनों की तीव्र प्रगति पर ध्यान केंद्रित करना है, जैसा कि चित्र 1 में दिखाया गया है।

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एकल-कोशिका अनुक्रमण का नैदानिक ​​और अनुवाद संबंधी खोज पर वैज्ञानिक प्रभाव पड़ता है। पिछले दशक में, एकल-कोशिका आरएनए अनुक्रमण (scRNA-seq) ने प्रतिरक्षाविज्ञानी अनुसंधान में एक सच्ची क्रांति ला दी है। एकल-कोशिका आणविक प्रोफाइलिंग उपकरण के रूप में, scRNA-seq प्रौद्योगिकियां व्यक्तिगत प्रतिरक्षा कोशिकाओं से जुड़ी विविधता और शारीरिक और रोग संबंधी स्थितियों के तहत आणविक स्तरों पर प्रतिक्रियाओं की बेहतर समझ प्रदान करती हैं।1 एकल-कोशिका अनुक्रमण-आधारित अध्ययनों ने सफलतापूर्वक नए की पहचान की है प्रतिरक्षा कोशिका उपसमुच्चय और विकासात्मक प्रक्षेप पथ।2 संक्रामक रोग और कैंसर मानव स्वास्थ्य के लिए एक तत्काल खतरा पैदा करते हैं। प्रतिरक्षा विनियमन के आणविक तंत्र की हमारी समझ को नैदानिक ​​​​उपचारों में कैसे अनुवादित किया जाए यह एक बड़ी चुनौती बनी हुई है।

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ScRNA-seq प्रौद्योगिकी के साथ, बड़ी सफलताएँ हासिल की गई हैं। उदाहरण के लिए, इन्फ्लूएंजा ए वायरस और गंभीर तीव्र श्वसन सिंड्रोम कोरोना वायरस -2 (SARS-CoV-2) के संक्रमण के बीच विशिष्ट प्रतिरक्षा प्रतिक्रिया मार्ग एकल-कोशिका रिज़ॉल्यूशन पर उजागर किए गए थे।3 SARS-CoV{{ 7}}कोविड रोगियों के एंटीजन-समृद्ध बी कोशिकाओं के scRNA-seq का उपयोग करके निष्क्रिय एंटीबॉडी की पहचान की गई थी।4 मानवों के क्रॉस-टिशू प्रतिरक्षा एटलस और विकासात्मक प्रतिरक्षा एटलस को व्यवस्थित रूप से निर्मित किया गया था।5,6 ScRNA-seq ट्यूमर के ऊतकों में प्रतिरक्षा से बचने के तंत्र को प्रकट करने के लिए प्रौद्योगिकी एक शक्तिशाली उपकरण साबित हुई है।7

चित्र 1 एकल कोशिका और प्रतिरक्षा का विषय मुख्य रूप से प्रतिरक्षा प्रणाली विकार, संक्रामक प्रतिरक्षा, कैंसर प्रतिरक्षा, सूजन संबंधी प्रतिरक्षा, वायरस से जुड़ी प्रतिरक्षा और जन्मजात प्रतिरक्षा पर केंद्रित है। योजनाबद्ध आरेख BioRender.com के साथ बनाए गए थे।

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एकल-कोशिका विश्लेषणात्मक उपकरणों में तेजी से प्रगति हो रही है। एकल-कोशिका डेटा सेट के भंडारण और विश्लेषण के लिए व्यापक ऑनलाइन डेटाबेस की एक विस्तृत विविधता विकसित की गई थी।8–13 विभिन्न प्रौद्योगिकियों और डेटा प्रकारों से डेटा एकीकरण के लिए अधिक जैव सूचना विज्ञान उपकरणों को नवीनीकृत करने की तत्काल आवश्यकता है। एक महत्वपूर्ण कार्य प्रतिरक्षा कोशिकाओं के एनोटेशन को मानकीकृत करना और डेटा प्रकारों के पूर्ण स्पेक्ट्रम का फायदा उठाना है। यह शिक्षा जगत, उद्योग और नैदानिक ​​संस्थानों के बीच डेटा विश्लेषण पर सहयोग करने की क्षमता को सक्षम करेगा। इस प्रकार, इस विशेष विषय अंक से समन्वित प्रयास इम्यूनोलॉजी अनुसंधान और उपचारों के बारे में हमारी समझ को आगे बढ़ाएगा।

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3. झू एल, यांग पी, झाओ वाई, एट अल। परिधीय मोनोन्यूक्लियर कोशिकाओं के एकल-कोशिका अनुक्रमण से सीओवीआईडी ​​​​{2}} और इन्फ्लूएंजा रोगियों के विशिष्ट प्रतिरक्षा प्रतिक्रिया परिदृश्य का पता चलता है। रोग प्रतिरोधक क्षमता। 2020;53(3):685- 696। https://doi.org/10.1016/j.immuni.2020.07.009। ई3.

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9. चेन वाई, झांग एक्स, पेंग एक्स, एट अल। गति: विकास और रोगों के लिए पारिस्थितिकी और विकास के प्रकाश में एकल-कोशिका पैन-प्रजाति एटलस। न्यूक्लिक एसिड रेस. https://doi.org/10.1093/nar/gkac930। 28 अक्टूबर, 2022 को ऑनलाइन प्रकाशित:gkac930।

10. हान एक्स, वांग आर, झोउ वाई, एट अल। माइक्रोवेल-सेक द्वारा माउस सेल एटलस का मानचित्रण। कक्ष। 2018;172(5):1091-1107। https://doi.org/10. 1016/जे.सेल.2018.02.001. ई17.

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12. हान एक्स, झोउ जेड, फी एल, एट अल। एकल-कोशिका स्तर पर मानव कोशिका परिदृश्य का निर्माण। प्रकृति। 2020;581(7808):303-309। https:// doi.org/10.1038/s41586-020-2157-4

13. मा पी, लियू एक्स, जू ज़ेड, एट अल। एकल-कोशिका रिज़ॉल्यूशन पर एम्फिऑक्सस विकास के दौरान जीन अभिव्यक्ति और क्रोमैटिन पहुंच की संयुक्त प्रोफाइलिंग। सेल प्रतिनिधि 2022;39(12)। https://doi.org/10. 1016/जे.सेलरेप.2022.110979