Atlasul celular dezvăluie informații despre răspunsul la tratamentul Crohn în copilărie
Cercetătorii au creat o hartă detaliată a bolii Crohn în copilărie înainte și după tratament pentru a înțelege progresia acestei afecțiuni.
Studiul, publicat anterior ca Preprint Revizuit în eLife și apărut acum ca Versiune Finală, este descris de editori ca fiind o cercetare importantă care avansează considerabil înțelegerea bolii Crohn la copii, cartografiind structura sa celulară și modul în care pacienții răspund la tratament. Editorii adaugă că dovezile sunt convingătoare, bazate pe analize amănunțite, susținute de o metodologie riguroasă.
Boala Crohn este o afecțiune inflamatorie a intestinului (IBD) care apare atunci când starea normală a tractului gastrointestinal este perturbată de inflamație cronică. Printre IBD-uri, boala Crohn cu debut în copilărie este deosebit de frecventă, reprezentând 25% din toate cazurile de IBD, și este debilitantă din cauza debutului precoce și a lipsei opțiunilor de tratament specifice pentru copii. Tratamentul este adaptat fiecărui caz în parte, dar include, în general, steroizi și medicamente imunomodulatoare, precum și, adesea, anticorpi care acționează împotriva unei molecule numite factor de necroză tumorală alfa (TNFα).
Deși țintirea TNF este o practică comună în multe afecțiuni autoimune și inflamatorii, aceasta nu este eficientă pentru toți pacienții, iar mulți dezvoltă o formă de boală rezistentă la TNF. Este deosebit de important să înțelegem pentru care pacienți terapia cu TNF nu este necesară, în care cazuri aceasta poate ajuta la controlul bolii și care pacienți nu vor beneficia deloc.
Kyle Kimler, coautor al studiului, este Senior Data Scientist în Cell Discovery Network la Boston Children’s Hospital, Boston, SUA. Kimler este coautor al studiului alături de Benjamin Doran, acum student la doctorat la Universitatea din Chicago, Alison Yu, fost Manager de Cercetare Clinică în Divizia de Hematologie/Oncologie Pediatrică la Dana-Farber/Boston Children’s Cancer and Blood Disorders Center, și Hengqi Betty Zheng, Profesor Asociat la Seattle Children’s și la Universitatea din Washington, Școala de Medicină, Seattle, SUA.
Echipa a utilizat instrumente avansate de secvențiere, numite secvențiere RNA la nivel de celulă unică, pentru a analiza profilurile celulare ale biopsiilor umane diagnostice din intestinele subțiri ale 14 copii netratați cu boala Crohn, biopsii repetate de la opt dintre acești copii după tratament și 13 biopsii dintr-un grup de control format din copii cu afecțiuni gastrointestinale noninflamatorii (afecțiuni gastrointestinale funcționale sau FGID). Aceștia au reușit să împartă grupurile de copii tratați cu agenți anti-TNFα în subgrupuri care au avut fie un răspuns complet, fie parțial, și au putut apoi să coreleze aceste rezultate cu stările celulare ale pacienților la diagnostic.
Pentru a-și ajuta analiza, au dezvoltat un nou instrument de bioinformatică disponibil public numit ARBOL (în spaniolă „copac”), care împarte repetat grupurile de date în subgrupuri mai mici pentru a crea arbori ai „stărilor” celulare. Au folosit acest instrument pentru a genera două atlasuri celulare complet descrise pentru boala Crohn în copilărie (pediCD atlas) și FGID, constând din 94.451 și 107.432 celule, respectiv. Din aceste date, au reușit să identifice semnături celulare specifice care prezic severitatea bolii și rezultatele tratamentului.
Schimbările specifice în compoziția celulară asociate cu o formă mai severă a bolii au constat într-o creștere a celulelor imune proinflamatorii – inclusiv celule T, celule natural killer citotoxice, subgrupuri de monocite și macrofage – și o scădere a subgrupurilor specializate metabolic ale celulelor care căptușesc intestinul normal și sănătos. Echipa a observat modificări semnificative ale celulelor la diagnostic care subliniază severitatea clinic observată a bolii, ceea ce a influențat decizia de a trata sau nu cu agenți anti-TNFα.
Apoi, au combinat atlasul pediCD cu datele de tratament de urmărire de la opt copii și cu un atlas celular unic de la adulți cu boala Crohn care primeau tratament. Aceasta a arătat că tratamentul anti-TNF împinge ecosistemul celular al bolii Crohn în copilărie spre o stare mai severă, rezistentă la tratament, adesea întâlnită în boala Crohn la adulți.
„Studiul nostru abordează o necesitate critică neîndeplinită în domeniul IBD prin crearea unui atlas al țesutului bolii netratate recent diagnosticată, împreună cu urmăriri clinice detaliate pentru a lega tipurile celulare diagnostice de progresia bolii”, afirmă coautorul senior Leslie Kean, Director al Stem Cell Transplant Center la Dana-Farber/Boston Children’s Cancer and Blood Disorders Center, și Robert A. Stranahan Profesor de Pediatrie, Harvard Medical School, Boston, SUA. Kean adaugă: „Faptul că severitatea bolii Crohn în copilărie nu este prezisă în mod unic de un singur subset celular sau genă reflectă complexitatea factorilor genetici și de mediu implicați. Dar, cu acest studiu, am descoperit exact care schimbări în compoziția celulară a bolii Crohn anticipează atât severitatea bolii, cât și răspunsul la tratament.”
Autorii menționează că există unele limitări ale lucrării lor care trebuie luate în considerare. De exemplu, în ciuda faptului că au profilat mai mulți pacienți netratați decât studiile anterioare la rezoluție celulară unică, dimensiunea cohortelor limitează analizele lor la criteriile stricte de includere/excludere utilizate, perioada de urmărire și capacitatea de a captura pacienți netratați devreme în procesul de diagnosticare. Prin urmare, ei nu pot corela direct în cohortă influențele genetice și de mediu, cum ar fi microbiomul enteric, infecțiile și factorii dietetici. În plus, cohorta este reprezentativă doar pentru demografia FGID și IBD din Seattle.
Ordovas-Montanes conchide: „Va fi esențial să înțelegem cum FGID și IBD pot prezenta diferit la pacienți din întreaga lume și influențele implicate. Studiile viitoare vor trebui să includă multiple cohorte pentru a ajuta la descoperirea unor perspective mai specifice local și generalizabile asupra acestor boli.”
