A Transcriptómica de Comprimento Total Ajuda a Revelar o Mecanismo do Cancro

Nos últimos anos, com o desenvolvimento da tecnologia de sequenciamento de alto rendimento, o sequenciamento do transcriptoma tornou-se o principal meio de estudo da regulação da expressão gênica. O transcriptoma de comprimento completo baseia-se na plataforma de sequenciamento de leitura longa da PacBio e Nanopore. Ele pode obter diretamente a sequência de comprimento completo e informações estruturais completas do mRNA, incluindo 5'UTR, 3'UTR e caudas de poliA, sem interromper o splicing, permitindo assim analisar com precisão as informações estruturais, como splicing alternativo e genes de fusão de espécies com genoma de referência, e superar o problema do splicing curto e informações incompletas dos transcritos de espécies sem genoma de referência. Tem sido amplamente utilizado na exploração da patogênese do câncer ou de outras doenças.

Identificação do splicing alternativo usando transcriptômica de comprimento completo

O genoma de um organismo está constantemente atacado por vários sinais de estresse, resultando em danos ao DNA. Danos excessivos ao DNA comprometem a integridade genômica e bloqueiam a replicação e transcrição do DNA. Cada vez mais evidências mostram que os danos ao DNA são aumentados em muitas doenças cardiovasculares, e está bem estabelecido que a quinase II dependente de Ca²⁺/calmodulina (CaMKII) desempenha um papel central na regulação da morte de cardiomiócitos e a ativação excessiva de CaMKII contribui para infarto do miocárdio, cardiomiopatia e insuficiência cardíaca. Os pesquisadores realizaram uma análise do transcriptoma de comprimento completo nos tecidos cardíacos de camundongos, ratos, macacos-rhesus e humanos e retrataram com sucesso o panorama do CaMKII-δ para desvendar a patogênese mediada por CaMKII-δ. Subsequentemente, o autor confirmou a expressão de mRNA e proteína por meio de RNA-seq, western blot e espectrometria de massa, os resultados indicaram que CaMKII-δ9 promove de forma potente a morte de cardiomiócitos, que é a variante de splicing de CaMKII-δ mais abundante no coração humano. Além disso, CaMKII-δ9 direciona a enzima conjugadora de ubiquitina E2T (UBE2T) para fosforilação e degradação, interrompendo a reparação do DNA dependente de UBE2T e levando ao acúmulo de danos ao DNA e instabilidade genômica. Este estudo não apenas revelou a patogênese da cardiomiopatia mediada por CaMKII-δ9, mas também enfatizou que CaMKII-δ9 pode ser um alvo potencialmente importante para o tratamento de lesões miocárdicas e insuficiência cardíaca.

Explorando mecanismos do câncer usando transcriptômica de comprimento completo

O carcinoma hepatocelular (CHC) é a forma predominante de câncer de fígado, representando 75%–85% dos casos. O carcinoma hepatocelular (CHC) tem uma alta taxa de recorrência e uma baixa taxa de sobrevivência de 5 anos. Estudar o perfil de expressão de células únicas de pacientes recorrentes pode ser de grande importância para o desenho de terapias anticâncer eficazes, incluindo imunoterapia. Os pesquisadores primeiro selecionaram células imunes e não imunes de tecidos tumorais e tecidos adjacentes de 12 pacientes com CHC primário e 6 com CHC recorrente precoce através de CD45+ para obter quase 17000 células, em seguida, sequenciaram os transcritos de comprimento completo e identificaram os subtipos celulares e genes dos dados. Tumores de recaída precoce apresentam níveis reduzidos de células T reguladoras, aumento de células dendríticas (DCs) e aumento de células T CD8+ infiltradas, em comparação com tumores primários, em duas coortes independentes. As células T CD8+ em RT, caracterizadas pela superexpressão de KLRB1 (CD161), apresentaram principalmente um estado inato, de baixa citotoxicidade e baixa expansão clonal, com baixa expressão de moléculas co-estimuladoras e de checkpoint. Pacientes com mais células T CD8+ CD161+ mostraram um pior prognóstico. Essas descobertas em duas coortes adicionais de amostras pareadas de PT e RT foram confirmadas usando scRNA-seq ou coloração imuno-histoquímica (IHC). A análise diferencial de genes mostrou que as células malignas em RT tinham características de escape imune mais elevadas, o que poderia inibir a capacidade das DCs de ativar células T CD8+. Este estudo analisou sistematicamente as diferenças microecológicas imunes entre carcinoma hepatocelular primário e recorrente a partir do nível de célula única e da tecnologia de imuno-histoquímica de fluorescência policromática, revelou o atlas imune característico e o mecanismo de escape imune do carcinoma hepatocelular recorrente precoce, e forneceu uma base teórica e evidência experimental mais robusta para melhorar ainda mais a eficácia da imunoterapia para carcinoma hepatocelular e encontrar novas estratégias eficazes para a prevenção e tratamento da recorrência e metástase do carcinoma hepatocelular.

A transcriptômica de comprimento completo tem vantagens significativas na identificação do splicing alternativo. Transcritos variáveis podem servir como um novo alvo molecular potencial para o tratamento de alguns cânceres e fornecer novas ideias e pistas para revelar ainda mais o mecanismo molecular da metástase do câncer no futuro. Em suma, fornece importantes insights sobre a patogênese da tumorigenese e desempenha um papel orientador importante no desenvolvimento de estratégias de tratamento direcionadas.

Referências:

1. Sun, Yunfan et al. "Paisagem de célula única do ecossistema no carcinoma hepatocelular de recaída precoce." Cell vol. 184,2 (2021): 404-421.e16.
2. Kiyose, Hiroki et al. "Análise abrangente de transcritos de comprimento completo revela novas anomalias de splicing e transcritos oncogênicos no câncer de fígado." PLoS genetics vol. 18,8 e1010342. 4 de agosto de 2022
3. Zhang, Mao et al. "CaMKII-δ9 promove cardiomiopatia ao interromper a reparação do DNA dependente de UBE2T." Nature cell biology vol. 21,9 (2019): 1152-1163.