Les chercheurs explorent les technologies de séquençage unicellulaire pour comprendre les mécanismes moléculaires des maladies auto-immunes

Les chercheurs explorent les technologies de séquençage unicellulaire pour comprendre les mécanismes moléculaires des maladies auto-immunes

Une revue récemment publiée dans le Journal de l'auto-immunité discuté des applications du séquençage de l’acide ribonucléique unicellulaire (scRNA-seq) pour comprendre les maladies auto-immunes.

L'examen a couvert de manière exhaustive les principes, les procédures et les plates-formes de séquençage utilisées dans le séquençage scRNA et a examiné leur utilisation pour comprendre les mécanismes de neuf maladies auto-immunes et auto-inflammatoires systémiques et de 32 maladies spécifiques à un organe.

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

arrière-plan

Les maladies auto-immunes (SIDA) sont un phénomène complexe impliquant différents types de cellules. Les maladies surviennent lorsque le système immunitaire de l'organisme ne reconnaît pas ses cellules et ses composants et déclenche une réponse immunitaire contre eux. Les maladies auto-immunes sont largement divisées en AID spécifiques à un organe et non spécifiques à un organe.

La recherche suggère que l'AID est associée à une tolérance réduite ou absente des cellules B et T et que les sites d'antigène leucocytaire humain en général sont associés à une susceptibilité accrue à l'AID. Bien que des études aient révélé les mécanismes génétiques et immunologiques de certaines SIDA, la pathogenèse et les causes moléculaires ou environnementales de la plupart des SIDA restent floues.

En outre, de nombreux médicaments immunomodulateurs entraînent des effets secondaires tels que des tumeurs malignes et des infections, et l'hétérogénéité des cellules et des tissus des patients n'entraîne parfois pas d'amélioration de la santé. En comprenant mieux les mécanismes moléculaires pathogènes de l’AID à l’aide du scRNA-seq, des options de traitement adaptées et plus efficaces peuvent être développées.

Objectifs de l'examen

Le but de la présente revue était de décrire les principes de base du scRNA-seq et de discuter des méthodes et des plateformes de séquençage utilisées. Les auteurs ont également discuté des applications du scRNA-seq pour comprendre neuf maladies non spécifiques à un organe et 32 ​​maladies spécifiques à un organe.

L'examen a également exploré une combinaison de technologies de séquençage unicellulaire et d'approches d'analyse multidimensionnelles et multimoléculaires pour étudier les mécanismes moléculaires de l'AID, ce qui fournirait une base pour étudier la pathogenèse et les marqueurs moléculaires des maladies auto-inflammatoires et auto-immunes à l'avenir.

Le pipeline scRNA-seq

L’aperçu décrit les différentes étapes du processus scRNA-seq. Le processus commence par des méthodes permettant de capturer des cellules uniques viables, telles que : B. une dilution en série et un tri cellulaire activé par fluorescence. Les tissus utilisés dans le scRNA-seq pour l'AID proviennent principalement de cellules sanguines ou périphériques ou de tissus hépatiques, liquides synoviaux, rénaux ou intestinaux malades.

Une fois les cellules individuelles viables séparées, l’ensemble du transcriptome est amplifié par transcription inverse pour obtenir de l’acide désoxyribonucléique complémentaire (ADNc) à partir de l’ARN. L'ADNc est amplifié par transcription in vitro, par l'ajout d'une queue homopolymère ou par un mécanisme de commutation de matrice.

Les groupes de cellules sont ensuite annotés à l'aide de gènes marqueurs et les groupes sont analysés en fonction de la composition cellulaire. L'inférence de trajectoire est utilisée pour comprendre les états de transition et les changements asynchrones dans la fonction biologique des cellules. L'hétérogénéité cellulaire est également évaluée par une analyse différentielle de l'expression génique. D'autres évaluations comprennent l'analyse d'ensembles de gènes et l'inférence de réseaux de régulation génétique.

Diverses plateformes de séquençage sont désormais disponibles. Le choix de la plateforme dépend de facteurs tels que la disponibilité des échantillons, le nombre d’échantillons à analyser, le budget ainsi que la sensibilité et la résolution requises des résultats. Le prétraitement des données scRNA-seq comprend le contrôle de la qualité, la correction des effets de lot et la normalisation des données, suivis d'analyses en aval telles que le regroupement de cellules et les analyses de trajectoire et d'ensembles de gènes.

AID systémique et scRNA-seq

La revue a fourni un rapport complet sur l'utilisation du scRNA-seq pour comprendre les SIDA systémiques suivants : polyarthrite rhumatoïde, lupus érythémateux disséminé, néphrite lupique, syndrome de Sjögren primaire, maladie de Kawasaki, sclérose systémique, syndrome d'activation des macrophages, syndrome inflammatoire multisystémique chez les enfants et maladie de Behcet. Les auteurs ont discuté de la compréhension actuelle du microenvironnement immunitaire, des nouvelles cellules immunitaires pathogènes, des signatures transcriptionnelles, de l'hétérogénéité moléculaire et de la variation génétique de cet AID systémique basé sur le scRNA-seq en combinaison avec d'autres techniques transcriptomiques spatio-temporelles.

Les auteurs ont également couvert un large éventail de SIDA spécifiques à certains organes, notamment les maladies de la peau ; Maladies des yeux, du foie, du pancréas, de la vésicule biliaire, des muscles, des articulations et des os ; et les maladies auto-immunes des systèmes respiratoire, nerveux, gastro-intestinal, urinaire, reproducteur et circulatoire.

Ils ont discuté de l'utilisation du scRNA-seq pour comprendre les mécanismes des maladies de la peau telles que le vitiligo, la dermatite atopique, le psoriasis, etc. Les maladies neuronales abordées dans cette revue sont la sclérose en plaques, les troubles du spectre de la neuromyélite optique et la myasthénie grave. Les maladies respiratoires auto-immunes comprennent également la fibrose pulmonaire idiopathique et la maladie pulmonaire interstitielle à progression rapide associée aux anticorps anti-MDA5.

Cette revue détaillée a également couvert les maladies du nerf optique telles que la maladie de Basedow et le glaucome, les maladies cardiovasculaires auto-immunes, notamment la myocardite auto-immune ; et les SIDA du foie et de la vésicule biliaire, tels que l'hépatite auto-immune et la cholangite sclérosante primitive.

La compréhension basée sur le scRNA-seq des mécanismes du diabète sucré de type I, des maladies inflammatoires de l'intestin, des maladies osseuses et musculaires telles que le syndrome des anticorps anti-synthétase et des maladies rénales auto-immunes telles que la cystite interstitielle, la néphropathie à immunoglobuline A et l'insuffisance rénale terminale ont été couvertes dans la revue. L'endométriose et les fausses couches à répétition dues à des maladies auto-immunes ont également été abordées.

Conclusions

Dans l’ensemble, l’examen a fourni une compréhension complète du pipeline scRNA-seq, depuis les méthodes d’isolement unicellulaire jusqu’à l’analyse en aval des données de séquence. Les auteurs ont fourni des informations détaillées sur la compréhension actuelle de diverses maladies auto-immunes et auto-inflammatoires systémiques et spécifiques à un organe, basées sur les techniques scRNA-seq.

Référence:

• 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

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