Intégration de la méthylation m6A et des analyses unicellulaires pour déchiffrer l'hétérogénéité cellulaire

Le séquençage à cellule unique nous permet de disséquer le paysage complexe de la diversité cellulaire à travers divers échantillons cellulaires. Cela englobe les variations dans la composition des populations cellulaires, les changements dans les proportions cellulaires et les distinctions dans les profils d'expression génique parmi différents types de cellules et échantillons. Avec les données de cellule unique, nous acquérons la capacité de déterminer l'influence spécifique des changements d'expression génique au sein de types cellulaires individuels sur l'ensemble du système. Néanmoins, les complexités de la manière dont ces altérations d'expression génique se produisent et les facteurs régulateurs sous-jacents demeurent insaisissables au sein des ensembles de données de cellule unique.

méthylation m6A, une modification de l'ARN omniprésente, joue un rôle essentiel dans la modulation de la stabilité, de la localisation, de la traduction, de l'épissage et du transport de l'ARN. séquençage de la méthylation m6A Les données offrent une perspective à travers laquelle nous pouvons comprendre les mécanismes régissant les changements d'expression génique d'un point de vue de la méthylation de l'ARN, éclairant ainsi les complexités du processus de modulation de l'expression génique.

L'amalgamation des données de cellules uniques avec les données de séquençage de méthylation m6A offre une vue plus complète des mécanismes régulateurs gouvernant les processus biologiques, permettant une compréhension plus approfondie de l'hétérogénéité cellulaire et de la dynamique de l'expression génique.

YTHDF2 stimule l'immunité antitumorale via le reprogrammation des TAM.

Dans cette étude, les auteurs ont examiné le rôle de YTHDF2 dans la coordination du reprogrammation des macrophages associés aux tumeurs (TAM) et son impact sur l'immunité anti-tumorale via les cellules T CD8+. La recherche a révélé des informations convaincantes sur l'interaction entre YTHDF2, les TAM et la réponse immunitaire dans divers types de cancer.

• Expression élevée de YTHDF2 dans plusieurs types de cancer
  Les auteurs ont d'abord examiné la base de données publique TCGA et ont observé que YTHDF2 présentait une expression remarquablement élevée dans les tissus tumoraux du cancer du sein (BRCA), de l'adénocarcinome du côlon (COAD), du glioblastome (GBM), de l'adénocarcinome rectal (READ) et du mélanome cutané (SKCM). Il est important de noter qu'ils ont trouvé une corrélation négative entre l'expression de l'ARNm de YTHDF2 et les scores immunitaires, impliquant un lien potentiel entre YTHDF2 et la réponse immunitaire. De plus, les données de scRNA-seq provenant de bases de données publiques ont confirmé la surexpression de YTHDF2 dans divers échantillons tumoraux, par rapport aux tissus voisins ou normaux, suggérant une tendance commune à la surexpression de YTHDF2 dans les tumeurs.
• La délétion de YTHDF2 améliore le phénotype antitumoral dans les TAMs.
  En utilisant le séquençage de cellules uniques des tumeurs B16-OVA provenant de souris Ythdf2f/f et Ythdf2cKO, les auteurs ont découvert une augmentation de l'expression des marqueurs antitumoraux et une réduction de l'expression des marqueurs protumoraux dans les TAM après la suppression de YTHDF2. Cette observation a été validée par tri cellulaire, analyse d'identification cellulaire et analyse d'abondance différentielle des taxons cellulaires. Collectivement, ces résultats indiquent que la suppression de YTHDF2 induit un programme antitumoral dans les TAM.
• Amélioration de la présentation croisée des antigènes et de l'activation des cellules T CD8+
  L'analyse de la communication cellulaire a montré que les macrophages déficients en YTHDF2 présentent une augmentation de la cross-présentation des antigènes et de l'activation des cellules T CD8+. Cela suggère que YTHDF2 joue un rôle clé dans la modulation de l'interaction entre les TAM et les cellules T, influençant potentiellement la réponse immunitaire anti-tumorale.

Analyse de la communication cellulaire. (Ma et al., 2023)

• Régulation de la voie de signalisation IFN-γ-STAT1
  Les auteurs ont réalisé diverses analyses, y compris une analyse GSEA, des expériences de qPCR, des expériences de phosphorylation et des essais fonctionnels, pour identifier les gènes et les voies clés affectés par la délétion de YTHDF2. Leurs résultats ont révélé que la délétion de YTHDF2 régule la voie de signalisation IFNγ-STAT1 dans les macrophages, ce qui est associé à l'induction d'un phénotype anti-tumoral.
• Modification de la méthylation m6A et la stabilité de l'ARNm de Stat1
  L'étude a exploré les mécanismes moléculaires sous-jacents au rôle de YTHDF2 dans le reprogrammation des TAM. Grâce au séquençage m6A-seq et RIP-seq, les auteurs ont identifié que la suppression de YTHDF2 améliore la stabilité de l'ARNm Stat1 dans les macrophages via une modification de méthylation m6A, éclairant ainsi les détails mécanistiques de l'influence de YTHDF2.

En résumé, cette étude fournit des preuves convaincantes que la protéine de lecture m6A YTHDF2 reprogramme les TAM en influençant la voie IFN-γ-STAT1. Cette reprogrammation entraîne une amélioration de la présentation des antigènes par les TAM, modulant finalement l'immunité antitumorale médiée par les cellules T CD8+. Ces résultats offrent des perspectives précieuses sur l'interaction complexe entre les cellules immunitaires et le microenvironnement tumoral et pourraient avoir des implications pour la thérapie du cancer.

METTL14 dans les macrophages associés aux tumeurs : impact sur les cellules T CD8+

Dans cette étude révolutionnaire, les auteurs ont adopté une approche globale pour étudier l'impact de la déficience en METTL14 dans les macrophages associés aux tumeurs sur la dysfonction des cellules T CD8+ et la croissance tumorale. À travers une série d'expériences intégrées, de séquençage à cellule unique, d'analyse d'enrichissement fonctionnel et de RNA-seq, ils ont découvert un nouveau mécanisme régulateur impliquant la méthylation m6A. Ce mécanisme a révélé comment la perte de la méthylase m6A METTL14 dans les macrophages C1q+ entraîne une diminution de la modification m6A sur le transcrit Ebi3 et une augmentation de l'expression d'EBI3 dans les macrophages. Cela, à son tour, déclenche une dysfonction des cellules T CD8 infiltrant la tumeur, avec des implications profondes pour l'immunologie du cancer.

• Caractérisation des sous-populations de macrophages
  Pour initier leur enquête, les auteurs ont méticuleusement classé les monocytes et les macrophages en trois sous-populations distinctes en utilisant des données de séquençage à cellule unique. La sous-population Mac c1, appelée macrophages PTGS2, a été identifiée comme ayant des rôles potentiels dans l'angiogenèse et l'hypoxie. En revanche, la sous-population Mac c2, connue sous le nom de macrophages C1q, présentait des caractéristiques induites par l'interféron γ (IFN-γ), suggérant des interactions avec des cellules productrices d'IFNγ, en particulier les cellules T effectrices.

Caractérisation des macrophages associés aux tumeurs par séquençage d'ARN unicellulaire. (Dong et al., 2021)

• Trajectoires de différenciation des monocytes
  Les auteurs se sont ensuite concentrés sur les trajectoires de différenciation des monocytes et ont observé la différenciation des monocytes infiltrant la tumeur en macrophages C1q ou PTGS2. Il est important de noter qu'ils ont identifié des facteurs de transcription, tels que Klf2 et Klf4 pour la polarisation des macrophages M2, qui étaient élevés le long de la trajectoire des macrophages C1q, tandis que les macrophages PTGS2 exprimaient Jun et Ets1.
• Validation de la méthylation m6A de l'ARN dans les macrophages
  Pour valider la présence de la méthylation m6A de l'ARN dans les macrophages, des analyses de séquençage d'ARN en vrac ont confirmé que les gènes représentatifs des macrophages C1q et PTGS2, tels qu'identifiés dans l'analyse de séquençage d'ARN unicellulaire, étaient reproductibles dans les macrophages triés en vrac MHCII et les sous-ensembles MHCII, respectivement. Notamment, C1q, METTL14 et YTHDF2 étaient principalement exprimés dans les macrophages CX3CR1MHCII, soutenant davantage la pertinence de ces résultats.

Le macrophage C1q+ se distingue par une méthylation m6A de l'ARN unique. (Dong et al., 2021)

• Impact de la déficience en METTL14 sur l'immunité tumorale
  Par la suite, les auteurs ont exploré les effets de la déficience en METTL14 dans les macrophages dans le contexte de l'immunité tumorale. Leurs expériences impliquant des souris avec un knockout spécifique de METTL14 dans les macrophages ont révélé une capacité antitumorale réduite par rapport aux souris de type sauvage. Ils ont également observé une diminution significative de la proportion de cellules T CD8 infiltrant la tumeur. Les données de séquençage à cellule unique ont démontré que la déficience en METTL14 dans les macrophages entraînait une diminution des cellules T CD8 effectrices infiltrantes et une augmentation des cellules T CD8 intermédiaires anormalement activées et dysfonctionnelles dans le microenvironnement immunitaire.
• Validation fonctionnelle et perspectives mécanistiques
  Les expériences de validation fonctionnelle ont en outre éclairé que les macrophages déficients en METTL14 diminuaient la fonction de destruction des cellules T CD8 et augmentaient l'expression des récepteurs co-suppresseurs. Cela a indiqué que les macrophages déficients en METTL14 perturbaient l'équilibre de la différenciation des cellules T CD8, inhibant l'activation des cellules T CD8 effectrices et contribuant à la dysfonction des cellules T CD8. Intégrant m6A-seq et les données RNA-seq provenant de macrophages associés aux tumeurs de type sauvage et déficients en METTL14, les auteurs ont identifié une réduction significative des modifications m6A sur l'ARNm Ebi3 dans les macrophages déficients en METTL14. De plus, les niveaux d'ARNm Ebi3 et d'expression protéique étaient significativement augmentés.
• Potentiel thérapeutique
  Pour approfondir les bases mécanistiques de ces observations, les auteurs ont démontré que la neutralisation de l'EBI3 avec un anticorps neutralisant l'EBI3 a restauré la différenciation des cellules T CD8 et amélioré leurs capacités anti-tumorales chez des souris knockout conditionnelles. Ces résultats ont mis en évidence le rôle de la méthylation médiée par METTL14 de l'Ebi3 dans les macrophages C1q comme un commutateur essentiel dans la façon dont le microenvironnement tumoral évolue vers un phénotype immunosuppresseur. Il est important de noter que le blocage de la régulation négative de la fonction des cellules T par l'Ebi3 a efficacement contrecarré les effets immunosuppresseurs induits par la perte de METTL14 dans les macrophages associés aux tumeurs.

Références :

1. Ma, Shoubao, et al. "YTHDF2 orchestre le reprogrammation des macrophages associés aux tumeurs et contrôle l'immunité antitumorale via les cellules T CD8+." Immunologie de la nature 24.2 (2023) : 255-266.
2. Dong, Lihui, et al. "La perte de la méthyltransférase N6- adénosine de l'ARN Mettl14 dans les macrophages associés aux tumeurs favorise la dysfonction des cellules T CD8+ et la croissance tumorale." Cellule cancéreuse 39,7 (2021) : 945-957.