Transcriptoma de una sola célula asocia el desarrollo intestinal con enfermedad de Crohn pediátrica

El desarrollo del intestino humano es un proceso muy complejo que requiere sinergia entre una amplia gama de tipos de células. Es importante destacar que las alteraciones provocadas por el medio ambiente en el desarrollo temprano han sido implicadas en una variedad de patologías inmunomediadas, incluidas las enfermedades inflamatorias intestinales (EII).

Además, varios estudios han informado de un vínculo entre la dinámica de las células epiteliales intestinales fetales tempranas y la EII, lo que sugiere que los programas transcripcionales de tipo fetal pueden reaparecer en el epitelio intestinal de los pacientes con EII. Por lo tanto, descifrar el desarrollo intestinal fisiológico es un paso fundamental hacia la prevención y el tratamiento de tales afecciones.

Un equipo de científicos afiliados al Instituto Wellcome Sanger (Instituto Wellcome Sanger, Hinxton, Reino Unido), generó perfiles de secuencias de ARN de una sola célula para unas 90.000 células intestinales primarias de nueve muestras fetales, siete casos de enfermedad de Crohn pediátrica y ocho controles no afectados, utilizando la plataforma 10x Genomics Chromium (Pleasanton, CA, EUA) y una secuenciación Hi-seq 4000 (Illumina, San Diego, CA, EUA).

El equipo, basado en estos hallazgos, junto con la maduración de organoides fetales y los experimentos de hibridación fluorescente in situ de una sola molécula, identificó poblaciones de células intestinales que diferencian las muestras de intestino en desarrollo de las que se encuentran en adultos. En los niños con enfermedad de Crohn, por otro lado, vieron la actividad de las células epiteliales por factores de transcripción que normalmente se limitan a las funciones fetales. Mientras que las células madre en el intestino adulto están típicamente marcadas por una expresión mejorada del marcador de células madre receptor 5 acoplado a la proteína G, que contiene repeticiones ricas en leucina (LGR5), por ejemplo, los perfiles unicelulares del equipo de células embrionarias y fetales que abarcan las primeras seis a diez semanas de desarrollo, sugirieron que las células precursoras epiteliales tempranas tienen una expresión característica y relativamente consistente de un gen llamado BEX5.

Mientras tanto, con transcriptomas unicelulares y otros conocimientos de las muestras de organoides fetales en proceso de maduración, los científicos observaron la expresión génica, la regulación y los cambios de señalización que acompañan a la maduración de las células epiteliales intestinales desde la etapa de células madre hasta las etapas de células diferenciadas. Finalmente, cuando establecieron perfiles de expresión génica unicelular de los casos y controles de la enfermedad de Crohn frente a los datos del transcriptoma disponibles, los investigadores vieron signos de que la enfermedad de Crohn pediátrica puede involucrar factores de transcripción que revierten a los niveles de actividad mejorados encontrados en las células intestinales fetales.

Los autores concluyeron que se cree que la EII, y en particular la enfermedad de Crohn, son causadas por una interacción compleja entre el entorno y la predisposición genética que conduce a una respuesta inmune alterada de manera irreversible. Estos últimos resultados proporcionan evidencia en humanos de que la regeneración del epitelio de la enfermedad de Crohn comparte programas de factores de transcripción que, de otro modo, solo estarían presentes en el epitelio fetal. El estudio fue publicado el 7 de diciembre de 2020 en la revista Developmental Cell.

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Instituto Wellcome Sanger
10x Genomics