В ходе исследования были проанализированы образцы биопсии воспаленных и невоспаленных очагов болезни Крона на ткани тонкой кишки сразу после их удаления у пациентов. Исследователи использовали секвенирование одноклеточной РНК и технологию CyTOF для изучения поражений кишечника в режиме реального времени на одноклеточном уровне, идентификации иммунных клеток и циркулирующих клеток крови и их взаимодействия в поражении и вокруг него, а также составили карту ландшафта тысяч клетки в поражении.
Анализ обнаружил признаки точных типов клеток, никогда ранее не идентифицированных, которые коррелируют с устойчивостью пациента к стандартной терапии болезни Крона, противовоспалительному препарату, называемому ингибитором TNF. Ингибитор TNF является основным агентом, назначаемым пациентам с болезнью Крона от умеренной до тяжелой, но около 40 процентов пациентов, принимающих ингибитор, в конечном итоге либо не реагируют на него, либо их болезнь Крона ухудшается.
«Профилирование отдельных клеток может изменить открытие лекарств», – сказала соавтор-корреспондент Мириам Мерад, доктор медицинских наук, директор Института точной иммунологии в Медицинской школе Икана на горе Синай, профессор иммунологии рака на горе Синай, содиректор программа по иммунологии рака в Институте рака Тиша и директор Центра мониторинга иммунитета человека на горе Синай. «Это действительно даст нам гораздо больше ясности в отношении воспалительного заболевания кишечника, а также того, почему пациенты сопротивляются и на что еще мы могли бы нацеливаться."
Наличие подписи для идентификации пациентов, которым ингибитор не помогает, помогает избежать хирургического вмешательства и осложнений. Основываясь на результатах этого исследования, исследователи уже разработали клиническое испытание, которое проверит, можно ли найти сигнатуру в анализе крови, когда у пациента диагностировано воспалительное заболевание кишечника. Если это так, врачи могут избежать использования ингибитора TNF и вместо этого использовать другие биопрепараты, которые подойдут для этого пациента.
«Мы разработали это исследование таким образом, чтобы определить воспаление с беспрецедентной точностью с использованием иммунологии и компьютерной биологии, чтобы лучше понять это заболевание», – сказала соавтор-корреспондент Джуди Х. Чо, доктор медицины, старший заместитель декана по точной медицине, директор Института персонализированной медицины Чарльза Бронфмана, профессор трансляционной генетики Уорд-Коулмана и профессор медицины, генетики и геномных наук в Медицинской школе Икана. "Эти результаты подчеркивают ограничения текущих диагностических тестов и потенциал инструментов одноклеточного картирования для выявления новых биомаркеров ответа на лечение и индивидуальных терапевтических возможностей."
В этом исследовании изучались четыре группы пациентов и использовался одноклеточный анализ одной группы для определения сигнатуры.
Затем исследователи наложили данные одноклеточного анализа на несколько больших наборов данных, состоящих из трех других групп пациентов, чьи ткани были проанализированы и чьи результаты с ингибитором TNF были известны. Используя алгоритм и вычислительную биологию, исследователи подтвердили сигнатуру, идентифицированную на основе результатов одноклеточной последовательности, в нескольких независимых группах с известными результатами лечения.
«Наше исследование показывает, что подходы, сочетающие одноклеточное картирование воспалительных поражений с высоким разрешением у небольшого числа пациентов с объемным секвенированием РНК на больших когортах с обширной клинической характеристикой, приводят к обобщаемым выводам, подчеркивая потенциал для широкого изменения понимания многофакторной иммунной системы человека. -опосредованные воспалительные заболевания ", – сказал соавтор-корреспондент Эфраим Кенигсберг, доктор философии, доцент кафедры генетики и геномных наук в Институте науки о данных и геномных технологий Икана.
Первый автор Джером С. Мартин, фармацевт, доктор философии, научный сотрудник Института точной иммунологии в Медицинской школе Икана на горе Синай, также сыграл важную роль в этом исследовании.