De studie analyseerde biopsiemonsters van ontstoken en niet-ontstoken laesies van de ziekte van Crohn op dunne darmweefsel zodra het uit patiënten werd verwijderd. Onderzoekers gebruikten single-cell RNA-sequencing en CyTOF-technologie om de darmlaesies in realtime op eencellig niveau te onderzoeken, het identificeren van de immuuncellen en circulerende bloedcellen en hun interactie in en rond de laesie, en het in kaart brengen van een landschap van duizenden cellen in de laesie.
De analyse vond een handtekening van precieze celtypes, nooit eerder geïdentificeerd, die correleert met de weerstand van een patiënt tegen de standaardtherapie voor de ziekte van Crohn, een ontstekingsremmend medicijn dat een TNF-remmer wordt genoemd. Een TNF-remmer is het belangrijkste middel dat wordt gegeven aan patiënten met matige tot ernstige ziekte van Crohn, maar ongeveer 40 procent van de patiënten die de remmer gebruiken, reageert er niet op of verergert de ziekte van Crohn.
Eencellige profilering zou de ontdekking van geneesmiddelen kunnen transformeren. Het gaat ons echt veel meer duidelijkheid geven over inflammatoire darmaandoeningen en waarom patiënten zich verzetten en waar we ons nog meer op zouden kunnen richten."
Co-corresponderende auteur Miriam Merad, MD, doctoraat, Directeur van het Precision Immunology Institute aan de Icahn School of Medicine op de berg Sinaï, Mount Sinai Professor in kankerimmunologie, Co-directeur van het Cancer Immunology-programma bij het Tisch Cancer Institute en directeur van het Mount Sinai Human Immune Monitoring Center
Het hebben van een handtekening om patiënten te identificeren die de remmer niet zullen gebruiken, is nuttig om operaties en complicaties te voorkomen. Op basis van de resultaten van deze studie, onderzoekers hebben al een klinische proef ontwikkeld die zal testen of het mogelijk is om de handtekening in een bloedtest te vinden wanneer een patiënt wordt gediagnosticeerd met inflammatoire darmziekte. Als, artsen kunnen het gebruik van een TNF-remmer vermijden en in plaats daarvan andere biologische geneesmiddelen gebruiken die voor die patiënt werken.
"We hebben deze studie ontworpen op een manier die ontstekingen definieert met ongekende precisie met behulp van immunologie en computationele biologie om een beter begrip van deze ziekte te krijgen, " zei co-corresponderende auteur Judy H. Cho, MD, Senior Associate Dean voor Precisiegeneeskunde, Directeur van het Charles Bronfman Instituut voor gepersonaliseerde geneeskunde, Ward-Coleman hoogleraar translationele genetica, en hoogleraar geneeskunde, en genetica en genomische wetenschappen, aan de Icahn School of Medicine. "Deze resultaten benadrukken de beperkingen van de huidige diagnostische testen en het potentieel voor single-cell mapping tools om nieuwe biomarkers voor behandelingsrespons en op maat gemaakte therapeutische mogelijkheden te identificeren."
Deze studie keek naar vier groepen patiënten en gebruikte eencellige analyse van één groep om de handtekening te identificeren. De onderzoekers legden de gegevens van de eencellige analyse vervolgens over meerdere, grote datasets bestaande uit de andere drie groepen patiënten van wie de weefsels waren geanalyseerd en waarvan de resultaten met de TNF-remmer bekend waren. Met behulp van een algoritme en computationele biologie, de onderzoekers bevestigden de handtekening die werd geïdentificeerd uit de eencellige sequentieresultaten in de meervoudige, onafhankelijke groepen met bekende behandelresultaten.
"Onze studie toont aan dat benaderingen die eencellige mapping van inflammatoire laesies met hoge resolutie bij kleine aantallen patiënten combineren met bulk-RNA-sequencing op grote cohorten met uitgebreide klinische karakterisering, tot generaliseerbare inzichten leiden, het benadrukken van het potentieel om het begrip van menselijke multifactoriële immuungemedieerde ontstekingsziekten in grote lijnen te transformeren, " zei co-corresponderende auteur Ephraim Kenigsberg, doctoraat, Universitair docent genetica en genomische wetenschappen aan het Icahn Institute for Data Science and Genomic Technology. Eerste auteur Jerome C. Martin, apotheekD, doctoraat, postdoctoraal onderzoeker aan het Precision Immunology Institute van de Icahn School of Medicine op de berg Sinaï, speelde ook een grote rol in dit onderzoek.