Une revue récente publiée dans le Journal de l’auto-immunité ont discuté des applications du séquençage d’acide ribonucléique unicellulaire (scRNA-seq) dans la compréhension des maladies auto-immunes.
L’examen a couvert de manière exhaustive les principes, les procédures et les plateformes de séquençage utilisés dans le scRNA-seq, et a exploré son utilisation pour comprendre les mécanismes de neuf maladies auto-immunes et auto-inflammatoires systémiques et de 32 organes spécifiques.
Sommaire
Arrière plan
Les maladies auto-immunes (MAI) sont un phénomène complexe impliquant différents types de cellules. Les maladies surviennent lorsque le système immunitaire de l’organisme ne parvient pas à reconnaître ses cellules et ses composants et lance 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 indique que l’AID est associée à une tolérance réduite ou absente des lymphocytes B et T, et les sites antigéniques leucocytaires humains sont généralement liés à une sensibilité accrue à l’AID. Alors que des études ont déchiffré les mécanismes génétiques et immunologiques de certaines AID, la pathogenèse et les moteurs moléculaires ou environnementaux de la plupart des AID ne sont toujours pas clairs.
En outre, de nombreux médicaments immunomodulateurs entraînent des effets indésirables tels que des tumeurs malignes et des infections, et l’hétérogénéité des cellules et des tissus chez les patients n’entraîne parfois aucune amélioration de la santé. Des options de traitement sur mesure et plus efficaces peuvent être développées en comprenant mieux les mécanismes moléculaires pathogènes de l’AID à l’aide de scRNA-seq.
Objectifs de l’examen
La présente revue visait à décrire les principes de base du scRNA-seq et à discuter des procédures et des plateformes de séquençage utilisées dans le processus. Les auteurs ont également discuté des applications du scRNA-seq dans la compréhension de neuf maladies non spécifiques à un organe et de 32 maladies spécifiques à un organe.
L’examen a également exploré une combinaison de technologies de séquençage unicellulaire et d’approches d’analyse multidimensionnelle et multimoléculaire pour cibler les mécanismes moléculaires de l’AID, ce qui fournirait une base pour examiner la pathogenèse et les marqueurs moléculaires des troubles auto-inflammatoires et auto-immuns à l’avenir. .
Le pipeline scRNA-seq
La revue a décrit les différentes étapes du processus scRNA-seq. Le processus commence par des méthodes de capture unicellulaire viable, telles que la dilution en série et le tri cellulaire activé par fluorescence. Les tissus utilisés dans le scRNA-seq pour l’AID sont principalement dérivés du sang ou des cellules sanguines périphériques ou du foie malade, du liquide synovial, des reins ou de l’intestin, des tissus.
Une fois que les cellules individuelles viables ont été séparées, l’ensemble du transcriptome est amplifié par transcription inverse pour acquérir l’acide désoxyribonucléique complémentaire (ADNc) à partir de l’ARN. L’ADNc est amplifié par in vitro transcription, l’ajout d’une queue d’homopolymère ou un mécanisme de changement de matrice.
Les gènes marqueurs sont ensuite utilisés pour annoter les grappes de cellules, et les grappes sont analysées 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 en analysant l’expression différentielle des gènes. D’autres évaluations comprennent l’analyse des ensembles de gènes et l’inférence du réseau de régulation des gènes.
Différentes plateformes de séquençage sont désormais disponibles. Le choix de la plate-forme 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 implique le contrôle de la qualité, la correction de l’effet 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’ensemble de gènes.
AID systémique et scRNA-seq
L’examen a fourni un rapport complet sur l’utilisation de scRNA-seq pour comprendre l’aide systémique suivante : polyarthrite rhumatoïde, lupus érythémateux disséminé, néphrite lupique, syndrome de Sjogren primaire, maladie de Kawasaki, sclérodermie systémique, syndrome d’activation des macrophages, syndrome inflammatoire multisystémique chez les enfants, et la 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 ces aides systémiques basées sur le scRNA-seq combiné à d’autres techniques transcriptomiques spatio-temporelles.
Les auteurs ont également couvert un large éventail d’AID spécifiques à un organe, y compris les maladies de la peau ; les maladies affectant les yeux, le foie, le pancréas, la vésicule biliaire, les muscles, les articulations et les os ; et les maladies auto-immunes des systèmes respiratoire, nerveux, gastro-intestinal, urinaire, reproducteur et circulatoire.
Ils ont discuté de l’utilisation de scRNA-seq pour comprendre les mécanismes des maladies de la peau telles que le vitiligo, la dermatite atopique, le psoriasis, etc. Les AID liées au système nerveux discutées dans cette revue sont la sclérose en plaques, la maladie du spectre de la neuromyélite optique et la myasthénie grave. Dans le même temps, les troubles auto-immuns respiratoires comprennent la fibrose pulmonaire idiopathique et la maladie pulmonaire interstitielle à progression rapide associée aux anticorps anti-MDA5.
Cet examen détaillé a également couvert l’AID optique, comme la maladie des yeux de Graves et le glaucome, les maladies cardiovasculaires auto-immunes, y compris la myocardite auto-immune ; et l’AID du foie et de la vésicule biliaire, comme 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-synthétases, ainsi que des maladies auto-immunes rénales telles que la cystite interstitielle, la néphropathie à immunoglobuline A et la fin- stade de l’insuffisance rénale ont été couverts dans l’examen. L’endométriose et les fausses couches à répétition dues à des problèmes auto-immuns ont également été abordées.
conclusion
Dans l’ensemble, l’examen a présenté une compréhension approfondie du pipeline scRNA-seq, des méthodes d’isolement unicellulaire à l’analyse en aval des données de séquence. Les auteurs ont fourni des informations substantielles sur la compréhension actuelle de diverses maladies auto-immunes et auto-inflammatoires systémiques et spécifiques à un organe basées sur des techniques de scRNA-seq.
