Die Studie analysierte Biopsieproben von entzündeten und nicht entzündeten Morbus-Crohn-Läsionen auf Dünndarmgewebe, sobald es den Patienten entnommen wurde. Die Forscher verwendeten die Einzelzell-RNA-Sequenzierung und die CyTOF-Technologie, um die Darmläsionen in Echtzeit auf Einzelzellebene zu untersuchen. Identifizierung der Immunzellen und zirkulierenden Blutzellen und deren Interaktion in und um die Läsion, und Kartierung einer Landschaft von Tausenden von Zellen in der Läsion.
Die Analyse ergab eine Signatur präziser Zelltypen, noch nie identifiziert, die mit der Resistenz eines Patienten gegen die Standardtherapie von Morbus Crohn korreliert, ein entzündungshemmendes Medikament namens TNF-Inhibitor. Ein TNF-Inhibitor ist der wichtigste Wirkstoff, der Patienten mit mittelschwerem bis schwerem Morbus Crohn verabreicht wird. aber etwa 40 Prozent der Patienten, die den Hemmstoff einnehmen, reagieren entweder nicht darauf oder ihr Morbus Crohn verschlechtert sich.
Einzelzell-Profiling könnte die Wirkstoffforschung verändern. Es wird uns wirklich viel mehr Klarheit über entzündliche Darmerkrankungen geben und warum Patienten Widerstand leisten und worauf wir noch abzielen könnten."
Co-korrespondierende Autorin Miriam Merad, MD, Doktortitel, Direktor des Precision Immunology Institute an der Icahn School of Medicine at Mount Sinai, Mount Sinai Professor für Krebsimmunologie, Co-Direktor des Cancer Immunology Programms am Tisch Cancer Institute und Direktor des Mount Sinai Human Immune Monitoring Center
Eine Unterschrift zur Identifizierung von Patienten, bei denen der Inhibitor versagt, ist hilfreich, um Operationen und Komplikationen zu vermeiden. Basierend auf den Ergebnissen dieser Studie, Forscher haben bereits eine klinische Studie entwickelt, in der getestet werden soll, ob es möglich ist, die Signatur in einem Bluttest zu finden, wenn bei einem Patienten eine entzündliche Darmerkrankung diagnostiziert wird. Wenn ja, Ärzte könnten die Verwendung eines TNF-Hemmers vermeiden und stattdessen andere Biologika verwenden, die für diesen Patienten wirken.
„Wir haben diese Studie so konzipiert, dass sie Entzündungen mit beispielloser Präzision mithilfe von Immunologie und Computerbiologie definiert, um ein besseres Verständnis dieser Krankheit zu erhalten. “ sagte die Mitautorin Judy H. Cho, MD, Senior Associate Dekan für Präzisionsmedizin, Direktor des Charles Bronfman Instituts für personalisierte Medizin, Ward-Coleman-Professor für Translationale Genetik, und Professor für Medizin, und Genetik und Genomwissenschaften, an der Icahn School of Medicine. "Diese Ergebnisse unterstreichen die Grenzen aktueller diagnostischer Assays und das Potenzial von Einzelzell-Mapping-Tools zur Identifizierung neuer Biomarker für das Ansprechen auf die Behandlung und maßgeschneiderte therapeutische Möglichkeiten."
In dieser Studie wurden vier Patientengruppen untersucht und eine Einzelzellanalyse einer Gruppe verwendet, um die Signatur zu identifizieren. Anschließend überlagerten die Forscher die Daten aus der Einzelzellanalyse auf mehrere, große Datensätze bestehend aus den anderen drei Patientengruppen, deren Gewebe analysiert worden waren und deren Ergebnisse mit dem TNF-Inhibitor bekannt waren. Mit einem Algorithmus und Computerbiologie, die Forscher bestätigten die aus den Einzelzellsequenzen identifizierte Signatur in den multiplen, unabhängige Gruppen mit bekannten Behandlungsergebnissen.
„Unsere Studie zeigt, dass Ansätze, die hochauflösende Einzelzellkartierung entzündlicher Läsionen bei kleinen Patientenzahlen mit Bulk-RNA-Sequenzierung an großen Kohorten mit umfassender klinischer Charakterisierung kombinieren, zu verallgemeinerbaren Erkenntnissen führen. Hervorhebung des Potenzials, das Verständnis menschlicher multifaktorieller immunvermittelter entzündlicher Erkrankungen umfassend zu verändern, " sagte der mitkorrespondierende Autor Ephraim Kenigsberg, Doktortitel, Assistant Professor für Genetik und Genomwissenschaften am Icahn Institute for Data Science and Genomic Technology. Erstautor Jerome C. Martin, PharmD, Doktortitel, Postdoc am Precision Immunology Institute der Icahn School of Medicine at Mount Sinai, spielte auch bei dieser Untersuchung eine große Rolle.