Ontdekking nieuwe T-cellen en genen gerelateerd aan immuunstoornis

Onderzoekers onder leiding van Yasuhiro Murakawa van het RIKEN Center for Integrative Medical Sciences (IMS), Kyoto University in Japan en IFOM ETS in Italië, hebben verschillende zeldzame typen helper T-cellen ontdekt die geassocieerd zijn met immuunziekten zoals multiple sclerose, reumatoïde artritis en astma. De bevindingen, gepubliceerd op 4 juli in Science, waren mogelijk dankzij een nieuwe technologie genaamd ReapTEC, waarmee genetische enhancers in zeldzame T-cel subtypen werden geïdentificeerd die verband houden met specifieke immuunziekten. Het nieuwe T-cellen atlas is openbaar beschikbaar en zou moeten helpen bij de ontwikkeling van nieuwe medicijntherapieën voor immuun-gemedieerde ziekten.

Helper T-cellen zijn een soort witte bloedcel die een groot deel van het immuunsysteem uitmaken. Ze herkennen pathogenen en reguleren de immuunrespons. Veel immuun-gemedieerde ziekten worden veroorzaakt door abnormale T-celfunctie. Bij auto-immuunziekten zoals multiple sclerose vallen ze per ongeluk delen van het lichaam aan alsof het pathogenen zijn. Bij allergieën reageren T-cellen overmatig op onschuldige stoffen zoals pollen. Hoewel er al verschillende bekende T-cellen zijn, hebben recente studies aangetoond dat er zeldzame en gespecialiseerde T-cellen bestaan die mogelijk verband houden met immuun-gemedieerde ziekten.

Binnen alle cellen, inclusief T-cellen, zijn er DNA-regio’s genaamd “enhancers”. Deze DNA-segmenten coderen niet voor eiwitten, maar voor kleine stukjes RNA en versterken de expressie van andere genen. Variaties in T-cel enhancer DNA leiden tot verschillen in genexpressie, wat de functie van T-cellen kan beïnvloeden. Sommige enhancers zijn bidirectioneel, wat betekent dat beide DNA-strengen worden gebruikt als sjablonen voor enhancer RNA. De onderzoekers hebben de ReapTEC-technologie ontwikkeld om verbindingen te zoeken tussen bidirectionele T-cel enhancers en immuunziekten.

Na het analyseren van ongeveer een miljoen menselijke T-cellen, ontdekten ze verschillende zeldzame T-cel types die minder dan 5% van het totaal uitmaakten. Met behulp van ReapTEC werden bijna 63.000 actieve bidirectionele enhancers geïdentificeerd. Om te bepalen of deze enhancers verband houden met immuunziekten, gebruikten ze genoom-brede associatiestudies (GWAS). Deze studies hebben talrijke genetische varianten gerapporteerd die verband houden met verschillende immuunziekten.

Toen de onderzoekers de GWAS-gegevens combineerden met hun ReapTEC-analyse, ontdekten ze dat genetische varianten voor immuun-gemedieerde ziekten vaak binnen de bidirectionele enhancer DNA van de zeldzame T-cellen lagen. In tegenstelling daarmee vertoonden genetische varianten voor neurologische ziekten geen vergelijkbaar patroon.

Dieper in de gegevens konden de onderzoekers aantonen dat individuele enhancers in bepaalde zeldzame T-cellen gerelateerd zijn aan specifieke immuunziekten. Van de 63.000 bidirectionele enhancers konden ze 606 identificeren die single-nucleotide polymorfismen bevatten die gerelateerd zijn aan 18 immuun-gemedieerde ziekten. Ze identificeerden ook enkele genen die doelwitten zijn van deze ziekte-gerelateerde enhancers. Bijvoorbeeld, wanneer ze een enhancer activeerden die een genetische variant bevatte die verband houdt met inflammatoire darmziekte, leidde dit tot opregulatie van het IL7R-gen.

Murakawa verklaarde: “Op de korte termijn hebben we een nieuwe genomische methode ontwikkeld die wereldwijd door onderzoekers kan worden gebruikt. Met deze methode hebben we nieuwe typen helper T-cellen en genen gerelateerd aan immuunstoornissen ontdekt. We hopen dat deze kennis zal leiden tot een beter begrip van de genetische mechanismen achter menselijke immuun-gemedieerde ziekten.”

Op de lange termijn geloven de onderzoekers dat vervolgexperimenten nieuwe moleculen zullen kunnen identificeren die gebruikt kunnen worden voor de behandeling van immuun-gemedieerde ziekten.

Bron: RIKEN Center for Integrative Medical Sciences (IMS)