يستكشف الباحثون تقنيات تسلسل الخلية الواحدة لفهم الآليات الجزيئية لأمراض المناعة الذاتية

يستكشف الباحثون تقنيات تسلسل الخلية الواحدة لفهم الآليات الجزيئية لأمراض المناعة الذاتية

مراجعة نشرت مؤخرا في مجلة المناعة الذاتية ناقش تطبيقات تسلسل الحمض النووي الريبي أحادي الخلية (scRNA-seq) لفهم أمراض المناعة الذاتية.

غطت المراجعة بشكل شامل المبادئ والإجراءات ومنصات التسلسل المستخدمة في scRNA-seq وفحصت استخدامها لفهم آليات تسعة أمراض جهازية و 32 من أمراض المناعة الذاتية والالتهابات الذاتية الخاصة بالأعضاء.

Lernen: Forschungsfortschritt der Einzelzell-Transkriptomsequenzierung bei Autoimmunerkrankungen und autoinflammatorischen Erkrankungen: Ein Überblick. Bildquelle: Kateryna Kon/Shutterstock

خلفية

أمراض المناعة الذاتية (الإيدز) هي ظاهرة معقدة تنطوي على أنواع مختلفة من الخلايا. وتنشأ الأمراض عندما لا يتعرف الجهاز المناعي في الجسم على خلاياه ومكوناته ويثير استجابة مناعية ضدها. تنقسم أمراض المناعة الذاتية على نطاق واسع إلى مرض مساعد خاص بالأعضاء وغير خاص بالأعضاء.

تشير الأبحاث إلى أن مرض الإيدز يرتبط بانخفاض أو غياب تحمل الخلايا البائية والتائية وأن مواقع مستضد الكريات البيض البشرية بشكل عام ترتبط بزيادة التعرض للإصابة بمرض الإيدز. في حين كشفت الدراسات عن الآليات الجينية والمناعية لبعض أنواع الإيدز، فإن التسبب في المرض والأسباب الجزيئية أو البيئية لمعظم أنواع الإيدز لا تزال غير واضحة.

بالإضافة إلى ذلك، تؤدي العديد من الأدوية المعدلة للمناعة إلى آثار جانبية مثل الأورام الخبيثة والالتهابات، كما أن عدم تجانس الخلايا والأنسجة لدى المرضى لا يؤدي في بعض الأحيان إلى تحسن الصحة. من خلال فهم أفضل للآليات الجزيئية المسببة للأمراض لـ AID باستخدام scRNA-seq، يمكن تطوير خيارات علاجية مخصصة وأكثر فعالية.

أهداف المراجعة

كان الهدف من هذه المراجعة هو وصف المبادئ الأساسية لـ scRNA-seq ومناقشة الأساليب ومنصات التسلسل المستخدمة. ناقش المؤلفون أيضًا تطبيقات scRNA-seq لفهم تسعة أمراض غير خاصة بالأعضاء و32 مرضًا خاصًا بالأعضاء.

استكشفت المراجعة أيضًا مجموعة من تقنيات تسلسل الخلية الواحدة وأساليب التحليل متعددة الأبعاد ومتعددة الجزيئات لدراسة الآليات الجزيئية لمرض AID، والتي من شأنها أن توفر أساسًا لدراسة التسبب في المرض والعلامات الجزيئية للأمراض الالتهابية الذاتية وأمراض المناعة الذاتية في المستقبل.

خط أنابيب scRNA-seq

وصفت النظرة العامة الخطوات المختلفة لعملية scRNA-seq. تبدأ العملية بطرق التقاط الخلايا المفردة القابلة للحياة، مثل: التخفيف التسلسلي وفرز الخلايا المنشطة بالفلورسينس. الأنسجة المستخدمة في scRNA-seq لـ AID هي في المقام الأول من الدم أو خلايا الدم المحيطية أو الكبد المريض أو السائل الزليلي أو الكلى أو الأنسجة المعوية.

بمجرد فصل الخلايا المفردة القابلة للحياة، يتم تضخيم النسخة بأكملها عن طريق النسخ العكسي للحصول على حمض الديوكسي ريبونوكلييك التكميلي (cDNA) من الحمض النووي الريبي (RNA). يتم تضخيم [كدنا] عن طريق النسخ في المختبر، أو إضافة ذيل المبلمر المتجانس، أو آلية تبديل القالب.

يتم بعد ذلك شرح مجموعات الخلايا باستخدام جينات العلامة ويتم تحليل المجموعات بناءً على تكوين الخلية. يستخدم استنتاج المسار لفهم الحالات الانتقالية والتغيرات غير المتزامنة في الوظيفة البيولوجية للخلايا. يتم تقييم عدم تجانس الخلايا أيضًا عن طريق تحليل التعبير الجيني التفاضلي. تشمل التقييمات الإضافية تحليل مجموعات الجينات واستنتاج الشبكات التنظيمية للجينات.

منصات التسلسل المختلفة متاحة الآن. يعتمد اختيار النظام الأساسي على عوامل مثل توفر العينة، وعدد العينات التي سيتم تحليلها، والميزانية، والحساسية المطلوبة وحل النتائج. تتضمن المعالجة المسبقة لبيانات scRNA-seq مراقبة الجودة وتصحيح تأثيرات الدُفعات وتطبيع البيانات، تليها التحليلات النهائية مثل تجميع الخلايا وتحليلات مجموعة المسار والجينات.

المساعدات الجهازية وscRNA-seq

قدمت المراجعة تقريرًا شاملاً عن استخدام scRNA-seq لفهم حالات الإيدز الجهازية التالية: التهاب المفاصل الروماتويدي، والذئبة الحمامية الجهازية، والتهاب الكلية الذئبي، ومتلازمة سجوجرن الأولية، ومرض كاواساكي، والتصلب الجهازي، ومتلازمة تنشيط البلاعم، ومتلازمة الالتهابات المتعددة الأجهزة عند الأطفال، ومرض بهجت. ناقش المؤلفون الفهم الحالي للبيئة المكروية المناعية، والخلايا المناعية المسببة للأمراض الجديدة، والتوقيعات النسخية، وعدم التجانس الجزيئي، والتنوع الجيني لهذا المساعد الجهازي المعتمد على scRNA-seq بالاشتراك مع تقنيات النسخ الزماني المكاني الأخرى.

قام المؤلفون أيضًا بتغطية مجموعة واسعة من أمراض الإيدز الخاصة بأعضاء معينة، بما في ذلك الأمراض الجلدية؛ أمراض العيون والكبد والبنكرياس والمرارة والعضلات والمفاصل والعظام. وأمراض المناعة الذاتية في الجهاز التنفسي والعصبي والجهاز الهضمي والبولي والإنجابي والدورة الدموية.

ناقشوا استخدام scRNA-seq لفهم آليات الأمراض الجلدية مثل البهاق، والتهاب الجلد التأتبي، والصدفية، وما إلى ذلك. والأمراض العصبية التي تمت مناقشتها في هذه المراجعة هي التصلب المتعدد، واضطراب طيف التهاب النخاع العصبي البصري، والوهن العضلي الوبيل. تشمل أمراض الجهاز التنفسي المناعية الذاتية أيضًا التليف الرئوي مجهول السبب ومرض الرئة الخلالي سريع التقدم المرتبط بالأجسام المضادة لـ MDA5.

تمت تغطية أيضًا في هذه المراجعة التفصيلية أمراض العصب البصري مثل مرض جريفز والزرق، وأمراض القلب والأوعية الدموية المناعية الذاتية بما في ذلك التهاب عضلة القلب المناعي الذاتي؛ والإيدز في الكبد والمرارة، مثل التهاب الكبد المناعي الذاتي والتهاب الأقنية الصفراوية المصلب الأولي.

الفهم القائم على scRNA-seq لآليات داء السكري من النوع الأول، وأمراض الأمعاء الالتهابية، وأمراض العظام والعضلات مثل متلازمة الأجسام المضادة المضادة للتخليق، وأمراض المناعة الذاتية الكلوية مثل التهاب المثانة الخلالي، واعتلال الكلية بالجلوبيولين المناعي A، ومرض الكلى في المرحلة النهائية تمت تغطيتها في المراجعة. كما تمت مناقشة التهاب بطانة الرحم والإجهاض المتكرر بسبب أمراض المناعة الذاتية.

الاستنتاجات

بشكل عام، قدمت المراجعة فهمًا شاملاً لخط أنابيب scRNA-seq، بدءًا من طرق عزل الخلية الواحدة وحتى التحليل النهائي لبيانات التسلسل. قدم المؤلفون معلومات مستفيضة عن الفهم الحالي لمختلف أمراض المناعة الذاتية والالتهابات الذاتية الجهازية والخاصة بالأعضاء بناءً على تقنيات scRNA-seq.

مرجع:

• Zeng, L., Yang, K., Zhang, T., Zhu, X., Hao, W., Chen, H. & Ge, J. (2022). Forschungsfortschritt der Einzelzell-Transkriptomsequenzierung bei Autoimmunerkrankungen und autoinflammatorischen Erkrankungen: Ein Überblick. Zeitschrift für Autoimmunität. doi: https://doi.org/10.1016/j.jaut.2022.102919 https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0896841122001275?via%3Dihub

.