Naukowcy odkryli nowe komórki T i geny związane z zaburzeniami odporności

Naukowcy pod przewodnictwem Yasuhiro Murakawy z RIKEN Center for Integrative Medical Sciences (IMS) i Kyoto University w Japonii oraz IFOM ETS we Włoszech odkryli kilka rzadkich typów komórek pomocniczych T, które są związane z zaburzeniami odporności, takimi jak stwardnienie rozsiane, reumatoidalne zapalenie stawów, a choćby astma. Opublikowane 4 lipca w Science odkrycia były możliwe dzięki nowo opracowanej technologii, którą nazwali ReapTEC, która zidentyfikowała wzmacniacze genetyczne w rzadkich podtypach komórek T, które są powiązane ze specyficznymi zaburzeniami odporności. Nowy atlas komórek T jest publicznie dostępny i powinien pomóc w opracowaniu nowych terapii lekowych w chorobach o podłożu immunologicznym.

Limfocyty T pomocnicze to rodzaj białych krwinek, które stanowią znaczną część układu odpornościowego. Rozpoznają patogeny i regulują odpowiedź immunologiczną. Wiele chorób o podłożu immunologicznym jest spowodowanych nieprawidłową funkcją limfocytów T. W chorobach autoimmunologicznych, takich jak stwardnienie rozsiane, błędnie atakują części ciała, jakby były patogenami. W przypadku alergii limfocyty T nadmiernie reagują na nieszkodliwe substancje w środowisku, takie jak pyłki. Znamy kilka powszechnych limfocytów T, ale ostatnie badania wykazały, iż istnieją rzadkie i wyspecjalizowane typy limfocytów T, które mogą być powiązane z chorobami o podłożu immunologicznym.

We wszystkich komórkach, w tym w komórkach T, istnieją regiony DNA zwane „wzmacniaczami”. To DNA nie koduje białek. Zamiast tego koduje małe fragmenty RNA i wzmacnia ekspresję innych genów. Różnice w DNA wzmacniacza komórek T prowadzą zatem do różnic w ekspresji genów, co może wpływać na funkcjonowanie komórek T. Niektóre wzmacniacze są dwukierunkowe, co oznacza, iż ​​oba pasma DNA są wykorzystywane jako matryce dla wzmacniacza RNA. Naukowcy z kilku różnych laboratoriów w RIKEN IMS, a także koledzy z innych instytutów, połączyli siły, aby opracować nową technologię ReapTEC i poszukać powiązań między dwukierunkowymi wzmacniaczami komórek T a chorobami immunologicznymi.

Po przeanalizowaniu około miliona ludzkich komórek T, odkryli kilka grup rzadkich typów komórek T, stanowiących mniej niż 5% całości. Zastosowanie ReapTEC do tych komórek zidentyfikowało prawie 63 000 aktywnych dwukierunkowych wzmacniaczy. Aby dowiedzieć się, czy którykolwiek z tych wzmacniaczy jest powiązany z chorobami układu odpornościowego, zwrócili się do badań asocjacyjnych w całym genomie (GWAS), które wykazały liczne warianty genetyczne, zwane polimorfizmami pojedynczego nukleotydu, które są powiązane z różnymi chorobami układu odpornościowego.

Gdy naukowcy połączyli dane GWAS z wynikami analizy ReapTEC, odkryli, iż warianty genetyczne chorób o podłożu immunologicznym często znajdowały się w dwukierunkowym DNA wzmacniacza rzadkich komórek T, które zidentyfikowali. Natomiast warianty genetyczne chorób neurologicznych nie wykazywały podobnego wzorca, co oznacza, iż ​​dwukierunkowe wzmacniacze w tych rzadkich komórkach T są powiązane konkretnie z chorobami o podłożu immunologicznym.

Wchodząc jeszcze głębiej w dane, naukowcy byli w stanie wykazać, iż poszczególne wzmacniacze w niektórych rzadkich komórkach T są powiązane ze specyficznymi chorobami immunologicznymi. Ogólnie rzecz biorąc, wśród 63 000 dwukierunkowych wzmacniaczy, byli w stanie zidentyfikować 606, które obejmowały polimorfizmy pojedynczego nukleotydu powiązane z 18 chorobami o podłożu immunologicznym. Na koniec, naukowcy byli w stanie zidentyfikować niektóre geny, które są celami tych wzmacniaczy powiązanych z chorobą. Na przykład, gdy aktywowali wzmacniacz, który zawierał wariant genetyczny powiązany z chorobą zapalną jelit, powstały wzmacniacz RNA wywołał regulację w górę genu IL7R.

„W krótkim okresie czasu opracowaliśmy nową metodę genomiczną, która może być wykorzystywana przez badaczy na całym świecie” — mówi Murakawa. „Dzięki tej metodzie odkryliśmy nowe typy komórek pomocniczych T, a także geny związane z zaburzeniami odporności. Mamy nadzieję, iż ta wiedza doprowadzi do lepszego zrozumienia mechanizmów genetycznych leżących u podstaw ludzkich chorób o podłożu immunologicznym”.

Naukowcy uważają, iż w dłuższej perspektywie dalsze eksperymenty pozwolą na zidentyfikowanie nowych cząsteczek, które będzie można wykorzystać w leczeniu chorób o podłożu immunologicznym.