La transcriptomique à longueur complète aide à révéler le mécanisme du cancer.

Ces dernières années, avec le développement de la technologie de séquençage à haut débit, le séquençage du transcriptome est devenu le principal moyen d'étudier la régulation de l'expression génique. Le transcriptome complet est basé sur la plateforme de séquençage à longues lectures de PacBio et Nanopore. Il permet d'obtenir directement la séquence complète et les informations structurelles complètes de l'ARNm contenant les régions 5'UTR, 3'UTR et les queues polyA sans interrompre l'épissage, afin d'analyser avec précision les informations structurelles telles que l'épissage alternatif et les gènes de fusion des espèces avec un génome de référence, et de surmonter le problème de l'épissage court et des informations incomplètes des transcrits des espèces sans génome de référence. Il a été largement utilisé pour explorer la pathogenèse du cancer ou d'autres maladies.

Identification de l'épissage alternatif à l'aide de la transcriptomique en pleine longueur

Le génome d'un organisme est constamment attaqué par divers signaux de stress, entraînant des dommages à l'ADN. Des dommages excessifs à l'ADN compromettent l'intégrité génomique et bloquent la réplication et la transcription de l'ADN. De plus en plus de preuves montrent que les dommages à l'ADN sont accrus dans de nombreuses maladies cardiovasculaires, il a été bien établi que Ca²⁺La kinase II dépendante de la calmoduline (CaMKII) joue un rôle central dans la régulation de la mort des cardiomyocytes, et l'activation excessive de CaMKII contribue à l'infarctus du myocarde, à la cardiomyopathie et à l'insuffisance cardiaque. Les chercheurs ont réalisé une analyse du transcriptome complet sur les tissus cardiaques de souris, de rats, de singes rhésus et d'humains, et ont réussi à dépeindre le panorama décisif de CaMKII-δ pour percer la pathogénie médiée par CaMKII-δ. Par la suite, l'auteur a confirmé l'expression de l'ARNm et des protéines par le biais de l'ARN-seq, du western blot et de la spectrométrie de masse, les résultats indiquant que CaMKII-δ9 favorise puissamment la mort des cardiomyocytes, qui est la variante d'épissage CaMKII-δ la plus abondante dans le cœur humain. De plus, CaMKII-δ9 cible l'enzyme de conjugaison de l'ubiquitine E2T (UBE2T) pour la phosphorylation et la dégradation, perturbant la réparation de l'ADN dépendante de l'UBE2T et entraînant l'accumulation de dommages à l'ADN et l'instabilité du génome. Cette étude a non seulement révélé la pathogénie de la cardiomyopathie médiée par CaMKII-δ9, mais a également souligné que CaMKII-δ9 pourrait être une cible potentiellement importante pour le traitement des lésions myocardiques et de l'insuffisance cardiaque.

Exploration des mécanismes du cancer à l'aide de la transcriptomique en longueur complète

Le carcinome hépatocellulaire (CHC) est la forme prédominante de cancer du foie, représentant 75 % à 85 % des cas. Le carcinome hépatocellulaire (CHC) présente un taux de récidive élevé et un faible taux de survie à 5 ans. L'étude du profil d'expression unicellulaire des patients récurrents pourrait revêtir une grande importance pour la conception de thérapies anticancéreuses efficaces, y compris l'immunothérapie. Les chercheurs ont d'abord filtré les cellules immunitaires et non immunitaires à partir des tissus tumoraux et des tissus adjacents de 12 patients atteints de CHC primaires et de 6 patients atteints de CHC récurrents précoces via CD45+ pour obtenir près de 17 000 cellules, puis ont séquencé les transcrits en longueur complète et identifié les sous-types cellulaires et les gènes des données. Les tumeurs à récidive précoce présentent des niveaux réduits de cellules T régulatrices, une augmentation des cellules dendritiques (DC) et une augmentation des cellules T CD8+ infiltrées, par rapport aux tumeurs primaires, dans deux cohortes indépendantes. Les cellules T CD8+ dans les tumeurs récurrentes, caractérisées par une surexpression de KLRB1 (CD161), présentaient principalement un état de type inné, peu cytotoxique et de faible expansion clonale, avec une faible expression des molécules co-stimulatrices et de point de contrôle. Les patients ayant plus de cellules T CD8+ CD161+ ont montré un pronostic moins favorable. Ces résultats dans deux cohortes supplémentaires d'échantillons appariés de CHC primaires et récurrents ont été confirmés par l'utilisation de scRNA-seq ou de coloration immunohistochimique (IHC). L'analyse des gènes différentiels a montré que les cellules malignes dans les tumeurs récurrentes avaient des caractéristiques d'évasion immunitaire plus élevées, ce qui pourrait inhiber la capacité des DC à activer les cellules T CD8+. Cette étude a analysé systématiquement les différences micro-écologiques immunitaires entre le carcinome hépatocellulaire primaire et récurrent au niveau unicellulaire et grâce à la technologie d'immunohistochimie à fluorescence polychromatique, révélant l'atlas immunitaire caractéristique et le mécanisme d'évasion immunitaire du carcinome hépatocellulaire récurrent précoce, et fournissant une base théorique et des preuves expérimentales supplémentaires pour améliorer l'efficacité de l'immunothérapie du carcinome hépatocellulaire et trouver de nouvelles stratégies efficaces pour la prévention et le traitement des récidives et des métastases du carcinome hépatocellulaire.

La transcriptomique à longueur complète présente des avantages significatifs dans l'identification de l'épissage alternatif. Les transcrits variables peuvent servir de nouvelle cible moléculaire potentielle pour le traitement de certains cancers et fournir de nouvelles idées et indices pour révéler davantage le mécanisme moléculaire de la métastase du cancer à l'avenir. En un mot, cela fournit des informations importantes sur la pathogenèse de la tumorigenèse et joue un rôle de guide essentiel dans le développement de stratégies de traitement ciblé.

Références :

1. Sun, Yunfan et al. "Paysage monocellulaire de l'écosystème dans le carcinome hépatocellulaire à rechute précoce." Volume de cellule. 184,2 (2021) : 404-421.e16.
2. Kiyose, Hiroki et al. "Une analyse complète des transcrits de longueur totale révèle de nouvelles anomalies d'épissage et des transcrits oncogéniques dans le cancer du foie." PLoS génétique vol. 18,8 e1010342. 4 août 2022
3. Zhang, Mao et al. "CaMKII-δ9 favorise la cardiomyopathie en perturbant la réparation de l'ADN dépendante de l'UBE2T." Biologie cellulaire de la nature vol. 21,9 (2019) : 1152-1163.