آنالیزهای multi-omics در زیرمجموعه‌های سلولی بیماری ulcerative colitis

بیماری کولیت اولسراتیو

کولیت اولسراتیو (Ulcerative colitis) یک بیماری التهابی مزمن روده است که با پاسخ‌های غیرطبیعی ایمنی، استرومایی و اپیتلیالی به محرک‌های میکروبی در افراد دارای زمینه ژنتیکی مستعد مشخص می‌شود. این پاسخ‌های نابجا منجر به التهاب مزمن مخاطی و آسیب اپیتلیال می‌گردند. این بیماری توسط زیرمجموعه‌های ایمنی و استرومایی هدایت می‌شود که در نهایت منجر به آسیب اپیتلیال می‌گردد.

درمان کولیت اولسراتیو

ودولیزوماب (Vedolizumab)، یک آنتی‌بادی ضد اینتگرین، به عنوان درمانی مؤثر برای کولیت اولسراتیو شناخته شده و عمدتاً با مهار مهاجرت لنفوسیت‌ها به روده عمل می‌کند. با این حال، تأثیرات گسترده‌تر آن بر سایر زیرمجموعه‌های سلولی هنوز به‌طور کامل مشخص نیست. شواهد متناقضی در مورد نقش زیرمجموعه‌های مختلف سلول‌های ایمنی روده در پاسخ به VDZ وجود دارد. بیشتر مطالعات تمرکز خود را بر اثرات این دارو بر لنفوسیت‌های B، T و سلول‌های تنظیمی T (Tregs) معطوف کرده‌اند، در حالی که برخی دیگر بر نقش سلول‌های ایمنی ذاتی مانند سلول‌های میلوئیدی تأکید دارند. درک دقیق اثرات VDZ بر محیط بافتی برای شناسایی بیماران پاسخ‌گو و غیرپاسخ‌گو پیش از آغاز درمان، و همچنین توسعه راهکارهای درمانی جایگزین برای بیماران مقاوم، از اهمیت بالایی برخوردار است.

آنالیزهای multi-omics در بیماری‌های التهابی روده

پیش‌تر در پست «کشف تعاملات بین سلول‌های مختلف در بیماری سلیاک با single-cell transcriptomics»، به اهمیت آنالیزهای چند-اُمیکس (multi-omics) اشاره کردیم. در واقع، مطالعات چنداُمیکس بافتی (Tissue multi-omics studies) در شناسایی مکانیسم‌های مولکولی طیف گسترده‌ای از بیماری‌ها کاربرد داشته‌اند. به عنوان نمونه، در سال‌های اخیر، آنالیزهای multi-omics بر روی بیماری‌های التهابی روده (IBD)، نقش کلیدی سلول‌های استرومایی، اپیتلیالی و ایمنی را در پاتوژنز و پاسخ به درمان‌ها آشکار کرده‌اند. در همین راستا، Elvira Mennillo و همکارانش نیز اخیراً مطالعه‌ای را بر روی بیماری کولیت اولسراتیو انجام داده‌اند. این تیم برای دستیابی به یک دید جامع و بی‌طرفانه از اثرات VDZ در زمینه کولیت اولسراتیو، یک تحلیل چنداُمیکس تک‌سلولی انجام دادند که شامل موارد زیر بود:

1. توالی‌یابی RNA تک‌سلولی (scRNA-seq)
2. روش CITE-seq (ترکیب توالی‌یابی RNA با نمایه‌سازی پروتئینی مبتنی بر آنتی‌بادی‌های بارکدگذاری‌شده با DNA)
3. و سیتومتری جرمی (CyTOF) روی لکوسیت‌های محیطی و بیوپسی‌های کولون.

روش تحقیق

در این تحقیق نمونه‌ها از افراد سالم (HC) و بیماران مبتلا به UC که تحت درمان با آمینوسالیسیلات‌ها (UC) یا VDZ (UC-VDZ) بودند، جمع‌آوری شدند. این تیم برای بررسی دقیق‌تر ناهمگونی‌های مکانی و تعاملات زیرمجموعه‌های سلولی در بافت روده، از روش‌های تصویربرداری پیشرفته شامل تصویربرداری با پرتو یونی چندگانه (MIBI)، فناوری CODEX و هیبریداسیون RNA درجا با مالتی‌پلکس بالا (CosMx RNA-ISH) روی نمونه‌های کولون FFPE استفاده کردند. همچنین یافته‌ها را در گروه‌های مستقل از بیماران با استفاده از CyTOF تأیید کرده و ترانسکریپتومیکس فضایی با قدرت تفکیک بالا (1000-plex) را روی نمونه‌های FFPE پیش و پس از درمان با VDZ اجرا نمودند.

نتایج تحقیق

نتایج این تحقیق نشان داد که درمان با VDZ منجر به تغییراتی در زیرمجموعه‌های فاگوسیتی تک‌هسته‌ای (MNP) در خون و بافت و همچنین تغییرات خفیف در لنفوسیت‌ها می‌شود. تحلیل‌های مولتی‌اومیکس فضایی روی بیوپسی‌های فیکس‌شده با فرمالین، افزایش فراوانی و نزدیکی زیرمجموعه‌های MNP و فیبروبلاست‌ها را در کولیت فعال برجسته کرد. علاوه بر این، ترانسکریپتومیکس فضایی روی نمونه‌های بایگانی‌شده پیش از درمان، ژن‌های مرتبط با سلول‌های اپیتلیال، MNP و فیبروبلاست را که با پاسخ مثبت به VDZ در ارتباط بودند، شناسایی کرد. این یافته‌ها نقش کلیدی این زیرمجموعه‌های سلولی در پاتوفیزیولوژی کولیت اولسراتیو و پاسخ درمانی را نشان می‌دهند.

جمع‌بندی و رفرنس

این مطالعه نقش کلیدی تعامل میان سلول‌های MNP و فیبروبلاست‌ها را در پاتوژنز کولیت اولسراتیو (UC) برجسته می‌کند. با ترکیب داده‌های چند-اُمیکس حاصل از نمونه‌های یکسان، اطلس جامعی از پروتئین‌های سطحی سلول‌ها در کولون در شرایط سلامت، بیماری و حین درمان ارائه شد. همچنین، این پژوهش با بهره‌گیری از فناوری‌های پیشرفته، اطلس فضایی با وضوح تک‌سلولی برای UC فراهم کرده است که امکان تحلیل دقیق زیرمجموعه‌های سلولی، بیان ژن‌های افتراقی و تعاملات فضایی میان سلول‌ها را فراهم می‌سازد. این یافته‌ها گامی مؤثر در جهت توسعه الگوریتم‌های درمانی شخصی‌سازی‌شده و مبتنی بر فنوتیپ ایمنی هر بیمار به شمار می‌روند. برای مطالعه‌ی متن کامل مقاله، لطفاً اینجا کلیک کنید.