A Aplicação do Transcriptoma na Revelação do Mecanismo da Doença

O transcriptoma é uma coleção de todo o RNA transcrito por uma espécie, tecido ou célula específica sob um estado fisiológico específico, incluindo mRNA e RNA não codificante. O sequenciamento do transcriptoma pode obter rapidamente o perfil de expressão de mRNA; com base na sequência medida, uma análise precisa da sequência e informações estruturais de transcritos, como SNP e splicing variável, podem ser realizadas simultaneamente.

Transcriptoma de célula única usado para revelar especificidade tecidual

As células endoteliais (CE) exibem uma heterogeneidade funcional significativa, dependendo dos vasos sanguíneos e tecidos em que estão localizadas. Embora o transcriptoma possa carregar a impressão dessas diferenças funcionais, as vias e redes que sustentam a heterogeneidade das CE ainda não estão completamente claras. Os pesquisadores examinaram os dados de sequenciamento do transcriptoma de CE específicas de tecido gerados pelo consórcio Tabula Muris, investigando a base transcriptômica da especificidade das CE. Dados de transcriptoma de CE únicas foram extraídos de 12 órgãos (tecido adiposo, aorta, cérebro, diafragma, coração, rim, fígado, pulmão, mama, pâncreas, músculo esquelético e traqueia) através de resultados de anotação, e havia CE suficientes para análise posterior. Estas células apresentam todas uma alta expressão gênica endotelial, incluindo Pecam1, Cdh5, Tie1 e Egfl7, com a menor expressão gênica em neurônios, rins e tecidos pulmonares. O que é mais importante, os pesquisadores identificaram novos marcadores de CE específicas de tecido e vias de sinalização que podem estar envolvidas na manutenção de sua identidade. O sexo é uma fonte importante de heterogeneidade do transcriptoma endotelial. Eles descobriram que Lars2 é um gene altamente enriquecido nas células endoteliais de camundongos machos. Os resultados mostraram que os marcadores de CE do coração e pulmão em camundongos foram conservados nas CE do coração e pulmão fetal humano. Além disso, este estudo identificou potenciais interações angiocrinas entre CE específicas de tecido e outros tipos celulares, analisando padrões de expressão de ligandos e receptores.

Transcriptoma de célula única de células endoteliais em 12 órgãos principais extraídos do conjunto de dados Tabula Muris

Análises de enriquecimento de vias e previsão de relações angiocrinas

Transcriptoma é usado para explorar o mecanismo evolutivo do câncer

Compreender as causas das diferenças entre células cancerígenas é crucial para entender a evolução tumoral, o que pode nos fornecer mais ideias e estratégias de tratamento. Estudos anteriores mostraram que a maioria dessas diferenças origina-se do transcriptoma. No modelo de camundongo de câncer de pulmão de não pequenas células (CPNPC), a plasticidade do transcriptoma foi provada como a base da heterogeneidade intratumoral (ITH). Anteriormente, as diferenças de expressão gênica podiam ser obtidas usando o transcriptoma de dados de RNA seq. O transcriptoma é implicado como uma fonte significativa de diversidade fenotípica em análises de 947 áreas tumorais, abrangendo tanto doenças primárias quanto metastáticas, juntamente com 96 amostras de tecido normal adjacente ao tumor. Durante a evolução dos tumores, padrões de seleção positiva e negativa estão correlacionados com níveis de expressão gênica e ITH. Os pesquisadores observam uma expressão específica de alelos independente da contagem de cópias que está ligada a disfunções epigenômicas. A expressão específica de alelos também pode resultar em evolução paralela genômica-transcriptômica, que converge na interrupção de genes relacionados ao câncer. A etiologia das alterações de RNA de base única está ligada à atividade das enzimas de edição de RNA ADAR e APOBEC3A, permitindo que os pesquisadores identifiquem uma atividade de APOBEC anteriormente desconhecida em malignidades. Os pesquisadores combinaram várias técnicas de aprendizado de máquina para caracterizar o transcriptoma de dois tumores metastáticos primários. Essas técnicas ligam o potencial para sementes metastáticas ao contexto evolutivo de mutação e aumento da proliferação na região do tumor primário. Esses resultados destacam a interação entre o genoma e o transcriptoma na influência da ITH, evolução do câncer e metástase. No geral, este estudo sugere que esses tratamentos promovem a evolução tumoral e a heterogeneidade intratumoral. Ao mesmo tempo, demonstrou a aplicação do DNA tumoral circulante detectável na detecção de câncer de pulmão e identificou fatores que preveem qual parte do tumor levará à recidiva.

Diversidade de expressão na coorte TRACERx 421

ASE em CPNPC

Paisagem transcricional das regiões tumorais de semeadura

Até agora, o sequenciamento do transcriptoma e o perfil de expressão estão rapidamente se tornando um método insubstituível para vários estudos, incluindo pesquisas em humanos, animais e plantas, que podem identificar de forma mais precisa e rápida células raras e novas em tecidos de uma maneira sem precedentes. Além disso, com informações sobre expressão gênica, metabolitos, comunicação intercelular e paisagem espacial nos níveis de mRNA e proteína, é possível abordar os desafios da composição e função celular na saúde e na doença.

Referências:

1. Paik, David T et al. "O Sequenciamento de RNA de Célula Única Revela Assinaturas Transcriptômicas Únicas de Células Endoteliais Específicas de Órgão." Circulation vol. 142,19 (2020): 1848-1862.
2. Martínez-Ruiz, Carlos et al. “Evolução genômica-transcriptômica no câncer de pulmão e metástase." Nature vol. 616,7957 (2023): 543-552.