Modeling cell-specific dynamics and regulation of the common gamma chain cytokines.
Modeling cell-specific dynamics and regulation of the common gamma chain cytokines.
复制标题
建模通用伽马链细胞因子的细胞特异性动力学和调节。
DOI：
10.1016/j.celrep.2021.109044
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发表时间：
2021-04-27
期刊：
影响因子：
8.8
通讯作者：
Meyer AS
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Farhat AM;Weiner AC;Posner C;Kim ZS;Orcutt-Jahns B;Carlson SM;Meyer AS
γ链受体与细胞因子白细胞介素 - 2（IL - 2）、IL - 4、IL - 7、IL - 9、IL - 15和IL - 21及其相应的“私有”受体复合物二聚化。由于这些细胞因子能够调节特定免疫细胞群的数量和功能，它们在免疫治疗中既有现有的应用，也有未来的潜力。在此，我们为常见γ链细胞因子的配体 - 受体相互作用建立了一个结合反应模型，该模型包括受体运输动力学，能够对自然和工程细胞因子的细胞类型特异性反应进行定量预测。然后我们表明，张量分解是一种强大的工具，可以可视化该家族在时间、细胞类型、配体和浓度方面的输入 - 输出行为的变化。这些结果提供了一个更准确的配体反应模型，该模型在一组免疫细胞类型中得到了验证，同时也提供了一种通用方法，用于为工程配体的细胞类型特异性靶向操作生成可解释的指南。
法哈特等人开发了一种常见γ链受体细胞因子的机制模型，该模型纳入了受体 - 配体相互作用和运输的结构。这个模型可以预测对这些细胞因子单独及联合使用的反应，以及结合亲和力的变化，从而能够更合理地进行细胞因子工程设计。
The γ-chain receptor dimerizes with complexes of the cytokines interleukin-2 (IL-2), IL-4, IL-7, IL-9, IL-15, and IL-21 and their corresponding “private” receptors. These cytokines have existing uses and future potential as immune therapies because of their ability to regulate the abundance and function of specific immune cell populations. Here, we build a binding reaction model for the ligand-receptor interactions of common γ-chain cytokines, which includes receptor trafficking dynamics, enabling quantitative predictions of cell-type-specific response to natural and engineered cytokines. We then show that tensor factorization is a powerful tool to visualize changes in the input-output behavior of the family across time, cell types, ligands, and concentrations. These results present a more accurate model of ligand response validated across a panel of immune cell types as well as a general approach for generating interpretable guidelines for manipulation of cell-type-specific targeting of engineered ligands. Farhat et al. develop a mechanistic model of the common γ-chain receptor cytokines incorporating the structure of receptor-ligand interaction and trafficking. This model can predict the response to these cytokines, alone and in combination, and changes in binding affinity, enabling more rational cytokine engineering.
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