Grupa badawcza kierowana przez prof. Li Xuelinga z Instytutów Nauk Fizycznych Hefei Chińskiej Akademii Nauk przeanalizowała ekspresję genów skóry w oparzeniach termicznych i opracowała nową sygnaturę typu komórki oraz potok w oparciu o tryb grupowy typu komórki o wysokiej rozdzielczości dekonwolucja.

Wyniki opublikowano w Journal of Burn Care & Research.

Badanie harmonogramu aktywności genów po oparzeniu ma kluczowe znaczenie dla określenia optymalnego czasu leczenia. Od ponad 30 lat naukowcy, aby zrozumieć te zmiany, polegają głównie na analizie ogólnej aktywności genów w tkankach. Jednak to podejście ma ograniczenia — nie pozwala na rozróżnienie różnych typów komórek ani specyficznej aktywności genów w tych komórkach. Dostarcza po prostu średniej aktywności wszystkich genów we wszystkich typach komórek.

„Geny zachowują się inaczej w różnych typach komórek. Pomysł ten stanowi podstawę do tworzenia etykiet reprezentujących unikalną aktywność molekularną każdego typu komórek” – powiedział prof. Li, „ale do bardziej szczegółowego podziału potrzebujemy więcej danych z próbek tkanek niż istnieją różne typy komórek.”

W tym badaniu naukowcy opracowali metodę dekonwolucji typu komórkowego o wysokiej rozdzielczości, wykorzystującą identyfikację typu komórki i ekspresji poprzez estymację względnych podzbiorów transkryptów RNA (CIBERSORTx) w celu analizy zbiorczych danych dotyczących transkryptomu objętościowego skóry, które mogą zidentyfikować źródło frakcji komórkowej oraz zmiany w ekspresji genów, które spowodowały masowe zaburzenia genów.

Metoda ta pomaga zidentyfikować i przeanalizować różne typy komórek w skórze. Naukowcy wykorzystali dane z próbek krwi i skóry, aby stworzyć sygnaturę referencyjną dla ośmiu różnych typów komórek skóry, którą nazwali Sig_Na i która, testowana na niezależnych zbiorach danych, okazała się dokładniejsza niż inne istniejące sygnatury referencyjne.

Aby poszerzyć zastosowanie swojego modelu, badacze opracowali także technikę ulepszania próbek zbiorczych poprzez dodanie białego szumu. Pozwoliło to pokonać wyzwanie polegające na konieczności posiadania zbyt małej liczby próbek do analizy typu komórek o wysokiej rozdzielczości, co umożliwiło dokładną identyfikację siedmiu różnych typów komórek w skórze.

Ponadto podjęto próbę analizy adipocytów skóry i zidentyfikowano dodatkowe markery ekspresji genów, aby zrozumieć proces brązowienia białego tłuszczu po oparzeniach.

„Przyczyną zmian w ekspresji genów w tkance skórnej jest połączenie zmian w ekspresji genów komórkowych i zmian we frakcjach typów komórek. Ogromne znaczenie ma dokładne rozróżnienie frakcji komórkowych i zmian w ekspresji genów oraz zbadanie komórek i celów genowych po oparzeniu urazu, aby ułatwić kliniczne gojenie się ran” – powiedział prof. Li.