RNA-Seq เซลล์เดียวเผยโปรไฟล์ทางพันธุกรรมของเซลล์ภูมิคุ้มกันในภูมิต้านทานผิดปกติ

บทบาทของการแปรผันทางพันธุกรรมที่มีต่อภูมิต้านทานผิดปกติในระดับเซลล์นั้นไม่เป็นที่เข้าใจกันดีนัก ส่วนหนึ่งเป็นเพราะขาดข้อมูลนิพจน์เซลล์เดียวจำนวนมาก การได้รับข้อมูลเหล่านี้ต้องเผชิญกับความท้าทายในจำนวนคนและจำนวนเซลล์จากแต่ละคน

ตอนนี้ สองกลุ่มดำเนินการจัดลำดับ RNA เซลล์เดียว (scRNA-seq) ของเซลล์ภูมิคุ้มกัน และรวมข้อมูลเข้ากับการทำแผนที่อย่างละเอียดของตัวแปรทางพันธุกรรมที่เกี่ยวข้องกับโรคภูมิต้านตนเอง ร่วมกันนี้เป็นทรัพยากรที่ช่วยให้สามารถระบุปฏิสัมพันธ์ของจีโนไทป์และฟีโนไทป์ในวงกว้าง งานนี้ซึ่งรวบรวมพันธุกรรมของประชากรและข้อมูล scRNA-seq เป็นก้าวสำคัญในการเปิดเผยว่าพันธุกรรมมีส่วนทำให้เกิดความเสี่ยงต่อโรคภูมิต้านตนเองในระดับเซลล์อย่างไร

ผลการวิจัยเหล่านี้ได้รับการตีพิมพ์ในเอกสารสองฉบับใน ศาสตร์: “การทำแผนที่ eQTL เซลล์เดียวระบุการควบคุมทางพันธุกรรมเฉพาะประเภทของเซลล์ของโรคภูมิต้านตนเอง” และ “ลำดับ RNA เซลล์เดียวเผยให้เห็นความสัมพันธ์ระดับโมเลกุลและพันธุกรรมเฉพาะเซลล์กับโรคลูปัส”

การศึกษาแต่ละครั้งตรวจสอบบุคคลหลายร้อยคนและเซลล์ภูมิคุ้มกันมากกว่าหนึ่งล้านเซลล์

กลุ่มหนึ่งศึกษาบุคคลที่มีสุขภาพดีทั้งเชื้อสายยุโรปและเอเชีย ตลอดจนบุคคลที่ได้รับการวินิจฉัยว่าเป็นโรคลูปัส erythematosus อีกกลุ่มหนึ่งทำการศึกษาตามประชากรเพื่อตรวจสอบว่าการแยกอัลลีลมีส่วนทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงในการทำงานของภูมิคุ้มกันอย่างไร

ในการศึกษาครั้งแรก นักวิจัยได้นำเสนอข้อมูล scRNA-seq จาก 1.27 ล้านเซลล์โมโนนิวเคลียร์ในเลือด (PMBCs) ที่รวบรวมจากผู้บริจาค 982 ราย – กลุ่ม OneK1K พวกเขาพัฒนากรอบสำหรับการจำแนกแต่ละเซลล์ พวกเขารวมข้อมูล scRNA-seq กับข้อมูลจีโนไทป์ เพื่อทำแผนที่ผลทางพันธุกรรมต่อการแสดงออกของยีนในเซลล์ภูมิคุ้มกัน 14 ชนิดแต่ละชนิด พวกเขาสามารถระบุตำแหน่งลักษณะเชิงปริมาณของ cis–expression เชิงปริมาณอิสระ 26,597 ตำแหน่ง (eQTLs)

การศึกษาใหม่เชื่อมโยงยีนเฉพาะและชนิดเซลล์ภูมิคุ้มกันกับโรคของแต่ละบุคคล รวมถึงโรคปลอกประสาทเสื่อมแข็ง โรคข้ออักเสบรูมาตอยด์ โรคลำไส้อักเสบ โรคเบาหวานประเภท 1 และโรคโครห์น การบูรณาการข้อมูลเหล่านี้กับกลุ่มผู้ป่วยโรคภูมิต้านตนเองจะระบุถึงผลกระทบเชิงสาเหตุสำหรับตำแหน่งมากกว่า 160 แห่ง การค้นพบนี้สามารถช่วยให้บุคคลค้นหาวิธีการรักษาที่เหมาะกับพวกเขาและเป็นแนวทางในการพัฒนายาตัวใหม่

“เราวิเคราะห์โปรไฟล์จีโนมของเซลล์มากกว่าหนึ่งล้านเซลล์จาก 1,000 คน เพื่อระบุลายนิ้วมือที่เชื่อมโยงเครื่องหมายทางพันธุกรรมกับโรคต่างๆ เช่น โรคปลอกประสาทเสื่อมแข็ง โรคไขข้ออักเสบ โรคลูปัส เบาหวานชนิดที่ 1 โรคกระดูกสันหลังอักเสบ โรคลำไส้อักเสบ และโรคโครห์น” โจเซฟกล่าว Powell, PhD, ผู้อำนวยการ Garvan-Weizmann Center for Cellular Genomics “เราสามารถทำเช่นนี้ได้โดยใช้การจัดลำดับเซลล์เดียว ซึ่งเป็นเทคโนโลยีใหม่ที่ช่วยให้เราสามารถตรวจจับการเปลี่ยนแปลงที่ละเอียดอ่อนในแต่ละเซลล์ได้”

ผลการวิจัยพบว่าผลกระทบทางพันธุกรรมส่วนใหญ่มีผลต่อการแสดงออกของยีนที่เป็นลักษณะเฉพาะของเซลล์ ผลลัพธ์ถูกทำซ้ำในกลุ่มที่เป็นอิสระสองกลุ่ม ซึ่งหนึ่งในนั้นประกอบด้วยบุคคลที่มีบรรพบุรุษที่แตกต่างจากกลุ่มที่ค้นพบ

“โรคภูมิต้านตนเองบางอย่างอาจเป็นเรื่องยากที่จะรักษา” พาวเวลล์กล่าว “เนื่องจากความซับซ้อนของระบบภูมิคุ้มกันของเรา และความแตกต่างกันอย่างมากในแต่ละบุคคล เราจึงไม่เข้าใจว่าทำไมการรักษาจึงได้ผลดีในบางคน แต่ไม่ใช่กับคนอื่น” เขากล่าว

“ข้อมูลของเรายังเป็นช่องทางใหม่ในการลดเป้าหมายยาที่อาจเกิดขึ้นได้ Alex Hewitt, PhD, ศาสตราจารย์ด้านจักษุวิทยาที่ Menzies Institute for Medical Research กล่าว ผลกระทบด้านสุขภาพและเศรษฐกิจที่อาจเกิดขึ้นจากการวิจัยครั้งนี้มีมหาศาล”

โดยเฉพาะอย่างยิ่ง การใช้ eQTL single-nucleotide polymorphism (eSNP) ที่สัมพันธ์กันบนสุดที่ตำแหน่งแต่ละแห่งที่อยู่นอกภูมิภาค histocompatibility complex (MHC) ที่สำคัญ นักวิจัยระบุผลทรานส์แอคชัน 990 รายการ ซึ่งส่วนใหญ่เป็นประเภทเฉพาะของเซลล์

บีเซลล์ [Ofir Shein-Lumbroso]

พวกเขาแสดงให้เห็นว่า eQTL มีผลอัลลีลิกแบบไดนามิกในเซลล์ B ที่เปลี่ยนจากสถานะไร้เดียงสาเป็นหน่วยความจำได้อย่างไร งานของพวกเขาเน้นถึงความสำคัญของการตรวจสอบผลกระทบเฉพาะสถานะของเซลล์ที่รองรับการทำงานของเซลล์ภูมิคุ้มกัน

พวกเขาตรวจสอบเพิ่มเติมว่า eQTLs ส่งผลต่อการเปลี่ยนแปลงการแสดงออกของยีนภูมิคุ้มกันที่จำเป็นในเซลล์แต่ละประเภทอย่างไร และให้การสนับสนุนการทดลองสำหรับสมมติฐานที่กำหนดไว้ของกลไกระดับเซลล์ในโรคภูมิต้านตนเองที่ซับซ้อน

“ข้อมูลเชิงลึกที่ยิ่งใหญ่ที่สุดจากงานนี้คือการระบุเป้าหมายการรักษาและการกำหนดประชากรย่อยของโรคภูมิคุ้มกัน ซึ่งจากนั้นจะสามารถปรับแต่งการทดลองทางคลินิกเพื่อประเมินประสิทธิภาพของยาได้” ฮิววิตต์กล่าว

นักวิจัยกล่าวว่าข้อมูลของพวกเขาสามารถลดความเสี่ยงที่เกี่ยวข้องกับการพัฒนาวิธีการรักษาใหม่ ๆ José Alquicira-Hernández นักศึกษาระดับปริญญาเอกของ Powell กล่าวว่า “บริษัทยาอาจมีเป้าหมายหลายร้อยเป้าหมาย และต้องตัดสินใจว่าจะดำเนินการใดในการทดลองทางคลินิกระยะที่ 1 โดยรู้ว่า 90% ของผู้สมัครยาที่มีศักยภาพล้มเหลวในระหว่างการพัฒนาทางคลินิก กลุ่มที่สถาบันวิจัยการแพทย์ Garvan “การทำความเข้าใจว่าเซลล์ชนิดใดมีความเกี่ยวข้องกับโรคใดโรคหนึ่งเป็นกุญแจสำคัญในการพัฒนายาใหม่”

ทีมงานกำลังทำงานเกี่ยวกับการศึกษาโรคโครห์นร่วมกับโรงพยาบาลเซนต์จอร์จ ซึ่งจะกำหนดว่าจีโนไทป์ของภูมิคุ้มกันของผู้ป่วยส่งผลต่อการตอบสนองต่อการรักษาที่แตกต่างกันอย่างไร และกำลังมองหาการสร้างการทดลองใหม่ในโรคภูมิต้านตนเองต่างๆ

ในรายงานฉบับที่สอง ทีมงานมุ่งเน้นไปที่ systemic lupus erythematosus (SLE) พวกเขาใช้มัลติเพล็กซ์ scRNA-seq (mux-seq) เพื่อสร้างโปรไฟล์มากกว่า 1.2 ล้าน PBMC จาก 162 กรณี SLE และ 99 การควบคุมที่สมบูรณ์ของบรรพบุรุษในเอเชียหรือยุโรป ในกลุ่มประชากรกลุ่มใหญ่ที่มีความหลากหลายทางเชื้อชาตินี้ นักวิจัยตั้งข้อสังเกตว่าพวกเขา “แสดงให้เห็นถึง mux-seq เป็นแนวทางที่เป็นระบบในการจำแนกลักษณะองค์ประกอบของเซลล์ ระบุลายเซ็นทรานสคริปโตมิกเฉพาะประเภทเซลล์ และใส่คำอธิบายประกอบเกี่ยวกับตัวแปรทางพันธุกรรมที่เกี่ยวข้องกับ SLE”

(Visited 1 times, 1 visits today)

Be the first to comment

Leave a comment

Your email address will not be published.


*