I ricercatori stanno esplorando le tecnologie di sequenziamento di singole cellule per comprendere i meccanismi molecolari delle malattie autoimmuni

I ricercatori stanno esplorando le tecnologie di sequenziamento di singole cellule per comprendere i meccanismi molecolari delle malattie autoimmuni

Una recensione recentemente pubblicata su Giornale di autoimmunità hanno discusso le applicazioni del sequenziamento dell'acido ribonucleico unicellulare (scRNA-seq) per comprendere le malattie autoimmuni.

La revisione ha coperto in modo esauriente i principi, le procedure e le piattaforme di sequenziamento utilizzate in scRNA-seq ed ha esaminato il loro utilizzo per comprendere i meccanismi di nove malattie autoimmuni e autoinfiammatorie sistemiche e 32 organo-specifiche.

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

sfondo

Le malattie autoimmuni (AIDS) sono un fenomeno complesso che coinvolge diversi tipi di cellule. Le malattie insorgono quando il sistema immunitario del corpo non riconosce le sue cellule e i suoi componenti e non innesca una risposta immunitaria contro di essi. Le malattie autoimmuni sono ampiamente suddivise in AID organo-specifiche e non-organo-specifiche.

La ricerca suggerisce che l'AID è associato a una tolleranza ridotta o assente delle cellule B e T e che i siti antigenici dei leucociti umani in generale sono associati a una maggiore suscettibilità all'AID. Sebbene gli studi abbiano svelato i meccanismi genetici e immunologici di alcuni AIDS, la patogenesi e le cause molecolari o ambientali della maggior parte degli AIDS rimangono poco chiare.

Inoltre, molti farmaci immunomodulatori portano a effetti collaterali come tumori e infezioni, e l’eterogeneità delle cellule e dei tessuti nei pazienti a volte non porta a un miglioramento della salute. Comprendendo meglio i meccanismi molecolari patogeni dell'AID utilizzando scRNA-seq, è possibile sviluppare opzioni terapeutiche su misura e più efficaci.

Obiettivi della revisione

Lo scopo della presente revisione era descrivere i principi di base di scRNA-seq e discutere i metodi e le piattaforme di sequenziamento utilizzate. Gli autori hanno anche discusso le applicazioni di scRNA-seq per comprendere nove malattie non organo specifiche e 32 malattie organo specifiche.

La revisione ha anche esplorato una combinazione di tecnologie di sequenziamento di singole cellule e approcci di analisi multidimensionale e multimolecolare per studiare i meccanismi molecolari dell’AID, che fornirebbero una base per studiare in futuro la patogenesi e i marcatori molecolari delle malattie autoinfiammatorie e autoimmuni.

La pipeline scRNA-seq

La panoramica descriveva le diverse fasi del processo scRNA-seq. Il processo inizia con metodi per catturare singole cellule vitali, come: B. diluizione seriale e selezione cellulare attivata dalla fluorescenza. I tessuti utilizzati in scRNA-seq per AID provengono principalmente da sangue o cellule del sangue periferico o fegato malato, liquido sinoviale, rene o tessuto intestinale.

Una volta separate le singole cellule vitali, l'intero trascrittoma viene amplificato mediante trascrizione inversa per ottenere acido desossiribonucleico complementare (cDNA) dall'RNA. Il cDNA viene amplificato mediante trascrizione in vitro, aggiunta di una coda omopolimerica o meccanismo di commutazione del modello.

I cluster cellulari vengono quindi annotati utilizzando geni marcatori e i cluster vengono analizzati in base alla composizione cellulare. L'inferenza della traiettoria viene utilizzata per comprendere gli stati di transizione e i cambiamenti asincroni nella funzione biologica delle cellule. L'eterogeneità cellulare viene valutata anche mediante analisi dell'espressione genica differenziale. Ulteriori valutazioni includono l'analisi dei set di geni e l'inferenza delle reti di regolazione dei geni.

Sono ora disponibili varie piattaforme di sequenziamento. La scelta della piattaforma dipende da fattori quali la disponibilità del campione, il numero di campioni da analizzare, il budget, la sensibilità e la risoluzione dei risultati richieste. La pre-elaborazione dei dati scRNA-seq comprende il controllo di qualità, la correzione degli effetti batch e la normalizzazione dei dati, seguiti da analisi a valle come il clustering cellulare e l'analisi della traiettoria e del set di geni.

AIUTO sistemico e scRNA-seq

La revisione ha fornito un rapporto completo sull'uso di scRNA-seq per comprendere i seguenti AIDS sistemici: artrite reumatoide, lupus eritematoso sistemico, lupus nefrite, sindrome di Sjögren primaria, malattia di Kawasaki, sclerosi sistemica, sindrome da attivazione dei macrofagi, sindrome infiammatoria multisistemica nei bambini e malattia di Behcet. Gli autori hanno discusso l'attuale comprensione del microambiente immunitario, delle nuove cellule immunitarie patogene, delle firme trascrizionali, dell'eterogeneità molecolare e della variazione genetica di questo AIDS sistemico basato su scRNA-seq in combinazione con altre tecniche trascrittomiche spaziotemporali.

Gli autori hanno inoltre trattato un'ampia gamma di AIDS organo-specifici, comprese le malattie della pelle; Malattie degli occhi, del fegato, del pancreas, della cistifellea, dei muscoli, delle articolazioni e delle ossa; e malattie autoimmuni del sistema respiratorio, nervoso, gastrointestinale, urinario, riproduttivo e circolatorio.

Hanno discusso l'uso di scRNA-seq per comprendere i meccanismi delle malattie della pelle come la vitiligine, la dermatite atopica, la psoriasi, ecc. Le malattie neuronali discusse in questa recensione sono la sclerosi multipla, il disturbo dello spettro della neuromielite ottica e la miastenia grave. Le malattie respiratorie autoimmuni comprendono anche la fibrosi polmonare idiopatica e la malattia polmonare interstiziale rapidamente progressiva associata ad anticorpi anti-MDA5.

In questa revisione dettagliata sono state trattate anche le malattie del nervo ottico come il morbo di Graves e il glaucoma, le malattie cardiovascolari autoimmuni inclusa la miocardite autoimmune; e AIDS del fegato e della cistifellea, come l'epatite autoimmune e la colangite sclerosante primaria.

Nella revisione sono stati trattati la comprensione basata su scRNA-seq dei meccanismi del diabete mellito di tipo I, della malattia infiammatoria intestinale, delle malattie ossee e muscolari come la sindrome da anticorpi anti-sintetasi e delle malattie autoimmuni renali come la cistite interstiziale, la nefropatia da immunoglobulina A e la malattia renale allo stadio terminale. Sono stati discussi anche l'endometriosi e gli aborti ricorrenti dovuti a malattie autoimmuni.

Conclusioni

Nel complesso, la revisione ha fornito una comprensione completa della pipeline scRNA-seq, dai metodi di isolamento di singole cellule all'analisi a valle dei dati di sequenza. Gli autori hanno fornito ampie informazioni sull’attuale comprensione di varie malattie autoimmuni e autoinfiammatorie sistemiche e organo-specifiche basate sulle tecniche scRNA-seq.

Riferimento:

• 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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