Célula única e imunidade: melhor compreensão das heterogeneidades das células imunológicas com sequenciamento de célula única

O delicado equilíbrio da imunidade é mediado por interferências frequentes e interações complicadas entre vários tipos de células. As células imunológicas são altamente heterogêneas em tipos de células e status de ativação. Os métodos de sequenciamento de tecidos e células em massa capturam as assinaturas gerais de amostras mistas, com as assinaturas genéticas sutis de tipos de células raras, mas funcionalmente importantes, cobertas por populações celulares abundantes.

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Além disso, as comunicações intra e intercelulares que transportam pistas essenciais para a proliferação, diferenciação, maturação, migração e transição de células imunitárias são difíceis de caracterizar utilizando métodos tradicionais. A atual edição especial teve como objetivo focar na rápida progressão de estudos baseados em células únicas sobre imunidade infecciosa, imunologia do câncer, imunidade inata e distúrbios do sistema imunológico, conforme mostrado na Figura 1.

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O sequenciamento unicelular tem impactos científicos na descoberta clínica e translacional. Na última década, o sequenciamento de RNA unicelular (scRNA-seq) desencadeou uma verdadeira revolução na pesquisa imunológica. Como ferramentas de perfil molecular unicelular, as tecnologias scRNA-seq fornecem uma melhor compreensão da heterogeneidade associada às células imunes individuais e das respostas nos níveis moleculares sob condições fisiológicas e patológicas.1 Os estudos baseados em sequenciamento unicelular identificaram com sucesso novos subconjuntos de células imunitárias e trajectórias de desenvolvimento.2 As doenças infecciosas e os cancros representam uma ameaça urgente para a saúde humana. Como traduzir a nossa compreensão do mecanismo molecular da regulação imunitária em terapias clínicas continua a ser um grande desafio.

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Com a tecnologia scRNA-seq, grandes avanços foram alcançados. Por exemplo, as distintas vias de resposta imunológica entre infecções pelo vírus influenza A e pelo coronavírus da síndrome respiratória aguda grave-2 (SARS-CoV-2) foram descobertas na resolução unicelular.3 O SARS-CoV{{ 7}}anticorpos neutralizantes foram identificados usando scRNA-seq de células B enriquecidas com antígeno de pacientes com COVID-19.4 O atlas imunológico de tecido cruzado e o atlas imunológico de desenvolvimento de humanos foram construídos sistematicamente.5,6 O scRNA-seq a tecnologia provou ser uma ferramenta potente para revelar mecanismos de escape imunológico em tecidos tumorais.7

FIGURA 1 O tópico célula única e imunidade concentra-se principalmente em distúrbios do sistema imunológico, imunidade infecciosa, imunidade ao câncer, imunidade inflamatória, imunidade associada a vírus e imunidade inata. Diagramas esquemáticos foram criados com BioRender.com.

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Há um rápido progresso nas ferramentas analíticas unicelulares. Uma ampla variedade de bancos de dados online abrangentes foi desenvolvida para o armazenamento e análise de conjuntos de dados unicelulares.8–13 É urgentemente necessário inovar mais ferramentas de bioinformática para integração de dados de uma variedade de tecnologias e tipos de dados. Uma tarefa crucial é padronizar a anotação das células imunológicas e explorar todo o espectro de tipos de dados. Isto permitirá a capacidade de colaborar na análise de dados entre a academia, a indústria e instituições clínicas. Assim, o esforço coordenado desta edição temática especial irá avançar a nossa compreensão da pesquisa e terapias imunológicas.

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REFERÊNCIAS

1. Giladi A, Amit I. Genômica unicelular: um trampolim para futuras descobertas em imunologia. Célula. 2018;172(1):14-21. https://doi.org/10.1016/j.cell.2017.11.011

2. Papalexi E, Satija R. Sequenciamento de RNA de célula única para explorar a heterogeneidade das células imunológicas. Nat Rev Immunol. 2018;18(1):35-45. https://doi.org/10.1038/nri.2017.76

3. Zhu L, Yang P, Zhao Y, et al. O sequenciamento unicelular de células mononucleares periféricas revela cenários distintos de resposta imunológica de pacientes com COVID-19 e influenza. Imunidade. 2020;53(3):685- 696. https://doi.org/10.1016/j.immuni.2020.07.009. e3.

4. Cao Y, Su B, Guo X, et al. Anticorpos neutralizantes potentes contra SARS-CoV-2 identificados por sequenciamento unicelular de alto rendimento de células B de pacientes convalescentes. Célula. 2020;182(1):73-84. https://doi.org/10.1016/j.cell.2020.05.025. e16.

5. Suo C, Dann E, Goh I, et al. Mapeando o desenvolvimento do sistema imunológico humano em todos os órgãos. Ciência. 2022;376(6597):eabo0510. https://doi.org/10.1126/science.abo0510

6. Domínguez Conde C, Xu C, Jarvis LB, et al. A análise de células imunológicas entre tecidos revela características específicas de tecidos em humanos. Ciência. 2022;376(6594):eabl5197. https://doi.org/10.1126/science.abl5197

7. Zhang Y, Wang D, Peng M, et al. Sequenciamento de RNA unicelular na pesquisa do câncer. J Exp Clin Câncer Res. 2021;40(1):81. https://doi. org/10.1186/s13046-021-01874-1

8. Chen D, Tan C, Ding P, et al. VThunter: um banco de dados para triagem unicelular de células-alvo de vírus no reino animal. Ácidos Nucleicos Res. 2022;50(D1):D934-D942. https://doi.org/10.1093/nar/gkab894

9. Chen Y, Zhang X, Peng X, et al. SPEED: atlas unicelular pan-espécies à luz da ecologia e evolução para desenvolvimento e doenças. Ácidos Nucleicos Res. https://doi.org/10.1093/nar/gkac930. Publicado on-line em 28 de outubro de 2022:gkac930.

10. Han X, Wang R, Zhou Y, et al. Mapeando o atlas de células de camundongo por microwell-Seq. Célula. 2018;172(5):1091-1107. https://doi.org/10. 1016/j.cell.2018.02.001. e17.

11. Chen D, Sun J, Zhu J, et al. Atlas unicelular para 11 mamíferos, répteis e aves não-modelo. Nat Comun. 2021;12(1):7083. https://doi.org/10.1038/s41467-021-27162-2

12. Han X, Zhou Z, Fei L, et al. Construção de uma paisagem celular humana em nível unicelular. Natureza. 2020;581(7808):303-309. https://doi.org/10.1038/s41586-020-2157-4

13. Ma P, Liu X, Xu Z, et al. Perfil conjunto de expressão gênica e acessibilidade à cromatina durante o desenvolvimento do anfioxo na resolução unicelular. Célula Rep. 2022;39(12). https://doi.org/10. 1016/j.celrep.2022.110979