Os pesquisadores estão explorando tecnologias de sequenciamento unicelular para compreender os mecanismos moleculares de doenças autoimunes

Os pesquisadores estão explorando tecnologias de sequenciamento unicelular para compreender os mecanismos moleculares de doenças autoimunes

Uma revisão recentemente publicada no Jornal de Autoimunidade discutiram as aplicações do sequenciamento de ácido ribonucleico unicelular (scRNA-seq) para a compreensão de doenças autoimunes.

A revisão cobriu abrangentemente os princípios, procedimentos e plataformas de sequenciamento utilizados no scRNA-seq e examinou seu uso para compreender os mecanismos de nove doenças autoimunes e autoinflamatórias sistêmicas e 32 específicas de órgãos.

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

fundo

As doenças autoimunes (DAIs) são um fenômeno complexo que envolve diferentes tipos de células. As doenças surgem quando o sistema imunológico do corpo não reconhece suas células e componentes e desencadeia uma resposta imunológica contra eles. As doenças autoimunes são amplamente divididas em DAI específica de órgão e DAI não específica de órgão.

A pesquisa sugere que a AID está associada à tolerância reduzida ou ausente das células B e T e que os locais de antígeno leucocitário humano em geral estão associados ao aumento da suscetibilidade à AID. Embora os estudos tenham desvendado os mecanismos genéticos e imunológicos de algumas AIDS, a patogênese e as causas moleculares ou ambientais da maioria das AIDS permanecem obscuras.

Além disso, muitos medicamentos imunomoduladores levam a efeitos colaterais, como malignidades e infecções, e a heterogeneidade das células e tecidos dos pacientes às vezes não leva à melhoria da saúde. Ao compreender melhor os mecanismos moleculares patogênicos da AID usando scRNA-seq, podem ser desenvolvidas opções de tratamento personalizadas e mais eficazes.

Objetivos da revisão

O objetivo da presente revisão foi descrever os princípios básicos do scRNA-seq e discutir os métodos e plataformas de sequenciamento utilizados. Os autores também discutiram as aplicações do scRNA-seq para compreender nove doenças não específicas de órgãos e 32 doenças específicas de órgãos.

A revisão também explorou uma combinação de tecnologias de sequenciamento unicelular e abordagens de análise multidimensional e multimolecular para estudar os mecanismos moleculares da AID, o que forneceria uma base para o estudo da patogênese e dos marcadores moleculares de doenças autoinflamatórias e autoimunes no futuro.

O pipeline scRNA-seq

A visão geral descreveu as diferentes etapas do processo scRNA-seq. O processo começa com métodos para capturar células individuais viáveis, tais como: B. diluição em série e classificação de células ativadas por fluorescência. Os tecidos usados ​​no scRNA-seq para AID são principalmente de sangue ou células do sangue periférico ou fígado doente, líquido sinovial, rim ou tecido intestinal.

Uma vez separadas células individuais viáveis, todo o transcriptoma é amplificado por transcrição reversa para obter ácido desoxirribonucléico complementar (cDNA) do RNA. O cDNA é amplificado por transcrição in vitro, pela adição de uma cauda homopolímérica ou por um mecanismo de troca de modelo.

Os aglomerados de células são então anotados usando genes marcadores e os aglomerados são analisados ​​com base na composição celular. A inferência de trajetória é usada para compreender estados de transição e mudanças assíncronas na função biológica das células. A heterogeneidade celular também é avaliada por análise diferencial de expressão gênica. Outras avaliações incluem análise de conjuntos de genes e inferência de redes reguladoras de genes.

Várias plataformas de sequenciamento estão agora disponíveis. A escolha da plataforma depende de fatores como disponibilidade da amostra, número de amostras a serem analisadas, orçamento e sensibilidade e resolução necessária dos resultados. O pré-processamento de dados scRNA-seq inclui controle de qualidade, correção de efeitos de lote e normalização de dados, seguido por análises downstream, como agrupamento de células e análises de trajetória e conjunto de genes.

AID sistêmica e scRNA-seq

A revisão forneceu um relatório abrangente sobre o uso de scRNA-seq para compreender as seguintes AIDS sistêmicas: artrite reumatóide, lúpus eritematoso sistêmico, nefrite lúpica, síndrome de Sjögren primária, doença de Kawasaki, esclerose sistêmica, síndrome de ativação de macrófagos, síndrome inflamatória multissistêmica em crianças e doença de Behçet. Os autores discutiram a compreensão atual do microambiente imunológico, novas células imunes patogênicas, assinaturas transcricionais, heterogeneidade molecular e variação genética desta AID sistêmica baseada em scRNA-seq em combinação com outras técnicas transcriptômicas espaço-temporais.

Os autores também cobriram uma ampla gama de AIDS específicas de órgãos, incluindo doenças de pele; Doenças dos olhos, fígado, pâncreas, vesícula biliar, músculos, articulações e ossos; e doenças autoimunes dos sistemas respiratório, nervoso, gastrointestinal, urinário, reprodutivo e circulatório.

Eles discutiram o uso de scRNA-seq para compreender os mecanismos de doenças de pele como vitiligo, dermatite atópica, psoríase, etc. As doenças neuronais discutidas nesta revisão são esclerose múltipla, distúrbio do espectro da neuromielite óptica e miastenia gravis. As doenças respiratórias autoimunes também incluem fibrose pulmonar idiopática e doença pulmonar intersticial rapidamente progressiva associada a anticorpos anti-MDA5.

Também foram abordadas nesta revisão detalhada doenças do nervo óptico, como doença de Graves e glaucoma, doenças cardiovasculares autoimunes, incluindo miocardite autoimune; e AIDS do fígado e da vesícula biliar, como hepatite autoimune e colangite esclerosante primária.

A compreensão baseada em scRNA-seq dos mecanismos de diabetes mellitus tipo I, doença inflamatória intestinal, doenças ósseas e musculares, como a síndrome do anticorpo anti-sintetase, e doenças autoimunes renais, como cistite intersticial, nefropatia por imunoglobulina A e doença renal em estágio terminal, foram abordadas na revisão. Endometriose e abortos recorrentes devido a doenças autoimunes também foram discutidos.

Conclusões

No geral, a revisão forneceu uma compreensão abrangente do pipeline scRNA-seq, desde métodos de isolamento unicelular até análise downstream de dados de sequência. Os autores forneceram extensas informações sobre o entendimento atual de várias doenças autoimunes e autoinflamatórias sistêmicas e específicas de órgãos, com base em técnicas de scRNA-seq.

Referência:

• 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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