Οι ερευνητές διερευνούν τεχνολογίες αλληλούχισης μονοκυττάρων για να κατανοήσουν τους μοριακούς μηχανισμούς των αυτοάνοσων νοσημάτων

Οι ερευνητές διερευνούν τεχνολογίες αλληλούχισης μονοκυττάρων για να κατανοήσουν τους μοριακούς μηχανισμούς των αυτοάνοσων νοσημάτων

Μια πρόσφατα δημοσιευμένη κριτική στο Journal of Autoimmunity συζήτησε τις εφαρμογές της αλληλουχίας μονοκύτταρου ριβονουκλεϊκού οξέος (scRNA-seq) στην κατανόηση των αυτοάνοσων νοσημάτων.

Η ανασκόπηση κάλυψε διεξοδικά τις αρχές, τις διαδικασίες και τις πλατφόρμες προσδιορισμού αλληλουχίας που χρησιμοποιούνται στο scRNA-seq και εξέτασε τη χρήση τους για την κατανόηση των μηχανισμών εννέα συστηματικών και 32 οργάνων-ειδικών αυτοάνοσων και αυτοφλεγμονωδών ασθενειών.

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

φόντο

Τα αυτοάνοσα νοσήματα (AIDs) είναι ένα σύνθετο φαινόμενο που περιλαμβάνει διαφορετικούς τύπους κυττάρων. Οι ασθένειες εμφανίζονται όταν το ανοσοποιητικό σύστημα του οργανισμού δεν αναγνωρίζει τα κύτταρα και τα συστατικά του και πυροδοτεί μια ανοσολογική απόκριση εναντίον τους. Τα αυτοάνοσα νοσήματα διακρίνονται ευρέως σε οργάνων-ειδικό και μη οργάνων-ειδικό AID.

Η έρευνα υποδηλώνει ότι το AID σχετίζεται με μειωμένη ή απουσία ανοχής των Β και Τ κυττάρων και ότι οι θέσεις αντιγόνου ανθρώπινων λευκοκυττάρων γενικά σχετίζονται με αυξημένη ευαισθησία στο AID. Ενώ οι μελέτες έχουν αποκαλύψει τους γενετικούς και ανοσολογικούς μηχανισμούς ορισμένων AIDS, η παθογένεια και τα μοριακά ή περιβαλλοντικά αίτια των περισσότερων AIDS παραμένουν ασαφή.

Επιπλέον, πολλά ανοσοτροποποιητικά φάρμακα οδηγούν σε παρενέργειες όπως κακοήθειες και λοιμώξεις και η ετερογένεια των κυττάρων και των ιστών στους ασθενείς μερικές φορές δεν οδηγεί σε βελτίωση της υγείας. Με την καλύτερη κατανόηση των παθογόνων μοριακών μηχανισμών του AID χρησιμοποιώντας scRNA-seq, μπορούν να αναπτυχθούν προσαρμοσμένες και πιο αποτελεσματικές επιλογές θεραπείας.

Στόχοι της αναθεώρησης

Ο στόχος της παρούσας ανασκόπησης ήταν να περιγράψει τις βασικές αρχές του scRNA-seq και να συζητήσει τις μεθόδους και τις πλατφόρμες αλληλούχισης που χρησιμοποιούνται. Οι συγγραφείς συζήτησαν επίσης τις εφαρμογές του scRNA-seq για την κατανόηση εννέα μη-ειδικών οργάνων και 32 οργάνων-ειδικών ασθενειών.

Η ανασκόπηση διερεύνησε επίσης έναν συνδυασμό τεχνολογιών αλληλούχισης μονοκυττάρων και προσεγγίσεων πολυδιάστατης και πολυμοριακής ανάλυσης για τη μελέτη των μοριακών μηχανισμών του AID, που θα παρείχε τη βάση για τη μελέτη της παθογένεσης και των μοριακών δεικτών αυτοφλεγμονωδών και αυτοάνοσων νόσων στο μέλλον.

Ο αγωγός scRNA-seq

Η επισκόπηση περιέγραψε τα διαφορετικά στάδια της διαδικασίας scRNA-seq. Η διαδικασία ξεκινά με μεθόδους σύλληψης βιώσιμων μεμονωμένων κυττάρων, όπως: Β. σειριακή αραίωση και διαλογή κυττάρων ενεργοποιημένη με φθορισμό. Οι ιστοί που χρησιμοποιούνται στο scRNA-seq για AID προέρχονται κυρίως από κύτταρα αίματος ή περιφερικού αίματος ή άρρωστο ήπαρ, αρθρικό υγρό, νεφρό ή εντερικό ιστό.

Μόλις διαχωριστούν βιώσιμα μεμονωμένα κύτταρα, ολόκληρο το μεταγραφικό ενισχύεται με αντίστροφη μεταγραφή για να ληφθεί συμπληρωματικό δεοξυριβονουκλεϊκό οξύ (cDNA) από το RNA. Το cDNA ενισχύεται με in vitro μεταγραφή, την προσθήκη ομοπολυμερούς ουράς ή μηχανισμό μεταγωγής μήτρας.

Στη συνέχεια, οι κυτταρικές ομάδες σχολιάζονται χρησιμοποιώντας γονίδια-δείκτες και οι ομάδες αναλύονται με βάση τη σύνθεση των κυττάρων. Το συμπέρασμα τροχιάς χρησιμοποιείται για την κατανόηση μεταβατικών καταστάσεων και ασύγχρονων αλλαγών στη βιολογική λειτουργία των κυττάρων. Η κυτταρική ετερογένεια αξιολογείται επίσης με ανάλυση διαφορικής γονιδιακής έκφρασης. Περαιτέρω αξιολογήσεις περιλαμβάνουν ανάλυση συνόλων γονιδίων και συμπέρασμα γονιδιακών ρυθμιστικών δικτύων.

Διάφορες πλατφόρμες αλληλουχίας είναι πλέον διαθέσιμες. Η επιλογή της πλατφόρμας εξαρτάται από παράγοντες όπως η διαθεσιμότητα δειγμάτων, ο αριθμός των προς ανάλυση δειγμάτων, ο προϋπολογισμός και η απαιτούμενη ευαισθησία και ανάλυση των αποτελεσμάτων. Η προεπεξεργασία των δεδομένων scRNA-seq περιλαμβάνει ποιοτικό έλεγχο, διόρθωση παρτίδων επιδράσεων και κανονικοποίηση δεδομένων, ακολουθούμενες από μεταγενέστερες αναλύσεις όπως ομαδοποίηση κυττάρων και αναλύσεις τροχιών και συνόλων γονιδίων.

Συστημικό AID και scRNA-seq

Η ανασκόπηση παρείχε μια περιεκτική αναφορά σχετικά με τη χρήση του scRNA-seq για την κατανόηση των ακόλουθων συστηματικών AIDS: ρευματοειδής αρθρίτιδα, συστηματικός ερυθηματώδης λύκος, νεφρίτιδα λύκου, πρωτοπαθές σύνδρομο Sjögren, νόσος Kawasaki, συστηματική σκλήρυνση, σύνδρομο ενεργοποίησης μακροφάγων, πολυσυστημικό φλεγμονώδες σύνδρομο σε παιδιά και φλεγμονώδης νόσος Beheth. Οι συγγραφείς συζήτησαν την τρέχουσα κατανόηση του ανοσοποιητικού μικροπεριβάλλοντος, τα νέα παθογόνα ανοσοκύτταρα, τις μεταγραφικές υπογραφές, τη μοριακή ετερογένεια και τη γενετική παραλλαγή αυτού του συστημικού AID που βασίζεται στο scRNA-seq σε συνδυασμό με άλλες χωροχρονικές μεταγραφικές τεχνικές.

Οι συγγραφείς κάλυψαν επίσης ένα ευρύ φάσμα οργάνων-ειδικών AIDS, συμπεριλαμβανομένων των δερματικών παθήσεων. Ασθένειες των ματιών, του ήπατος, του παγκρέατος, της χοληδόχου κύστης, των μυών, των αρθρώσεων και των οστών. και αυτοάνοσα νοσήματα του αναπνευστικού, του νευρικού, του γαστρεντερικού, του ουροποιητικού, του αναπαραγωγικού και του κυκλοφορικού συστήματος.

Συζήτησαν τη χρήση του scRNA-seq για την κατανόηση των μηχανισμών δερματικών παθήσεων όπως η λεύκη, η ατοπική δερματίτιδα, η ψωρίαση, κ.λπ. Οι νευρωνικές ασθένειες που συζητούνται σε αυτήν την ανασκόπηση είναι η σκλήρυνση κατά πλάκας, η διαταραχή του οπτικού φάσματος νευρομυελίτιδα και η μυασθένεια gravis. Τα αυτοάνοσα αναπνευστικά νοσήματα περιλαμβάνουν επίσης την ιδιοπαθή πνευμονική ίνωση και την ταχέως εξελισσόμενη διάμεση πνευμονοπάθεια που σχετίζεται με αντισώματα αντι-MDA5.

Επίσης, σε αυτή τη λεπτομερή ανασκόπηση καλύφθηκαν ασθένειες του οπτικού νεύρου όπως η νόσος του Graves και το γλαύκωμα, οι αυτοάνοσες καρδιαγγειακές παθήσεις συμπεριλαμβανομένης της αυτοάνοσης μυοκαρδίτιδας. και AIDS του ήπατος και της χοληδόχου κύστης, όπως η αυτοάνοση ηπατίτιδα και η πρωτοπαθής σκληρυντική χολαγγειίτιδα.

Στην ανασκόπηση καλύφθηκε η κατανόηση των μηχανισμών του σακχαρώδη διαβήτη τύπου Ι, της φλεγμονώδους νόσου του εντέρου, των ασθενειών των οστών και των μυών όπως το σύνδρομο αντισωμάτων κατά της συνθετάσης και των νεφρικών αυτοάνοσων παθήσεων όπως η διάμεση κυστίτιδα, η νεφροπάθεια ανοσοσφαιρίνης Α και η νεφρική νόσος τελικού σταδίου με βάση το scRNA. Συζητήθηκαν επίσης η ενδομητρίωση και οι επαναλαμβανόμενες αποβολές λόγω αυτοάνοσων νοσημάτων.

συμπεράσματα

Συνολικά, η ανασκόπηση παρείχε μια ολοκληρωμένη κατανόηση του αγωγού scRNA-seq, από τις μεθόδους απομόνωσης ενός κυττάρου έως την κατάντη ανάλυση δεδομένων αλληλουχίας. Οι συγγραφείς παρείχαν εκτενείς πληροφορίες σχετικά με την τρέχουσα κατανόηση διαφόρων συστηματικών και ειδικών για τα όργανα αυτοάνοσων και αυτοφλεγμονωδών νόσων με βάση τις τεχνικές scRNA-seq.

Αναφορά:

• 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

.