The immunology field has invested great efforts and ingenuity to characterize the various immune cell types and elucidate their functions. However, accumulating evidence indicates that current technologies and classification schemes are limited in their ability to account for the functional heterogeneity of immune processes. Single-cell genomics hold the potential to revolutionize the way we characterize complex immune cell assemblies and study their spatial organization, dynamics, clonal distribution, pathways, function, and crosstalks. In this Perspective, we consider recent and forthcoming technological and analytical advances in single-cell genomics and the potential impact of those advances on the future of immunology research and immunotherapy.

نمونه ترجمه مقاله:

سیستم ایمنی شبکه ای پیچیده متشکل از تراکنش های انواع سلول های مختلف و وضعیت های عملکردی است (شکل 1). سیستم ایمنی پویاترین و انعطاف پذیرترین سیستم بدن انسان می باشد که تقریباً در همه بافت های ارگانیسم حضور داشته و در فعالیت های هموستازی گسترده ای از نمو و تغییر شکل بافت (Wynn et al., 2013) گرفته تا متابولیسم و نگهداری عصبی (Brestoff and Artis, 2015; Schwartz et al., 2013) تا از بین بردن بقایا و سلول هایی که نیاز است حذف شوند (Devitt and Marshall, 2011)، نقش دارند. عملکرد یا فقدان عملکرد آن در آسیب شناسی بیشتر مشخص می شود؛ که سلول های ایمنی مختلف نقش اصلی در حذف یا فرار پاتوژن ها و تومورها و همچنین در بیماری های متابولیک، خودایمنی و تحلیل عصبی دارند. فرآیندهای ایمنی بوسیله عمل متقابل بین انواع زیادی از سلول ها وساطت می شود که همه در زمینه ریز محیط و در ارتباط با بافت محلی انجام می شود. شناسایی این شبکه های سلولی، نوع سلول های شرکت کننده، مسیر منحصر به فرد آنها، ژن ها و همچنین تقابل و پاسخ های آنها به پیام های محیطی، کلید دستکاری موفقیت آمیز سیستم ایمنی در جهت به کار گرفتن پتانسیل درمانی منحصر به فرد آنها می باشد (Sharma and Allison, 2015).

از قرن نوزدهم میلادی با تلاش هایی صورت گرفته توسط Ilya Mechinkov، تمرکز اصلی ایمونولوژی بر روی شناسایی و دسته بندی سلول های ایمنی به انواع مشخص می باشد (Tauber, 2003). تلاش های اولیه برای دسته بندی انواع سلول ها را براساس مورفولوژی و عملکرد سلولی انجام شد. برای مثال، ماکروفاژها با فاگوسیتوز، در حالی که سلول های دندریتیک با ارائه آنتی ژن مرتبط بود (van Furth et al., 1972; Steinman and Cohn, 1973). پیشرفت های فنی بیشتر مانند میکروسکوپ های بهبود یافته، آنتی بادی های مونوکلونال، فلوئوروفورهای جدید، FACS، تکنیک توالی یابی نسل جدید و اسپکترومتری جرمی، با ارائه امکان تعیین ارتباط انواع سلول ایمنی با مارکرهای مولکولی ویژه، سازماندهی فضایی و ارتباط بین سلول های با شرایط یکسان در باقت ها، به طور قابل توجهی مطالعات ایمونولوژی را تسریع بخشیده است (Fulwyler, 1965; Kohler and Milstein, 1975; Stoll et al., 2002). فرضیه اصلی در ورای این تلاش ها این بود که، زمانی که یک سلول تمایز یافته و یک ماهیت کسب می کند، این ماهیت نشانگر وضعیت عملکردی آن خواهد بود که می تواند بوسیله تعداد کمی از مولکول های شاخص تعریف شود.

برای موفقیت چنین برنامه دسته بندی، ماهیت یک سلول بایستی پایدار بوده و به طور مشخصی با الگوی بیان مارکرهای آن مرتبط باشد. هرچند یافته های اخیر نشان می دهد که مارکرهای متداول مورد استفاده به طور قطعی تنوع عملکردی انواع سلول های ایمنی را نشان نمی دهد، و ماهیت سلولی می تواند به میزان زیادی انعطاف پذیر و بسته به بافت و زمینه محیطی باشد (Gordon and Taylor, 2005; Gosselin et al., 2014; Lavin et al., 2014). بنابراین تقریباً غیرممکن است که بتوان طیف وضعیت های عملکردی ممکن و برنامه بیان ژن سیستم ایمنی را تنها با استفاده از چند مارکر مولکولی، توصیف کرد (Hume, 2008; Schroeder, 2010). این سوال که آیا مارکرهای جدید و بهتر می تواند این مشکل را حل کند، یا آیا نیاز است که آزمایشات و ابزارهای آنالیزی بیشتری را دخیل کرد، تا چند وقت اخیر مورد بحث بود.