Gene expression profiling of glial cells in neurodegenerative diseases

Abstract

Neurodegenerativní onemocnění jsou rozsáhlou skupinou poruch centrální (CNS) a periferní nervové soustavy. Navzdory úsilí vědecké a lékařské komunity jsou však v mnoha případech příčiny vzniku těchto onemocnění neznámé a neexistuje pro ně efektivní léčba. V poslední době je velká pozornost věnována gliovým buňkám jakožto důležitým hráčům při vzniku a průběhu neurodegenerativních onemocnění. Za normálních okolností glie udržují homeostázi CNS. Při jejím narušení však přecházejí do reaktivních stavů, které pozitivním či negativním způsobem ovlivňují patologické procesy. Reaktivní stavy jsou specifické pro dané onemocnění, přesto existují podobnosti spojující reaktivní stavy glií napříč patologiemi, což naznačuje existenci společných mechanismů pro zvládání narušení homeostáze v CNS. Sekvenování RNA jednotlivých buněk (scRNA-seq) patří mezi moderní vysokokapacitní metody, které umožňují studium transkripčních profilů tisíců jednotlivých buněk. Tato technika tedy poskytuje informaci o zastoupení buněčných typů napříč různými vzorky a odhalí i malé buněčné populace s jedinečnými biologicky zajímavými transkripčními profily. V této práci jsme využili scRNA-seq k prozkoumání buněčných populací a transkripčních profilů ve dvou neurodegenerativních poruchách s poměrně odlišnou etiologií - amyotrofické...

Neurodegenerative diseases are a wide group of disorders affecting the central (CNS) and peripheral nervous system. Despite enormous efforts of the scientific and medical communities, in many cases, the etiologies of neurodegenerative diseases remain unknown with no effective treatment available. Recently, glial cells have entered the spotlight as important players in disease onset and progression, proving themselves as potentially interesting therapeutic targets. In healthy conditions, they maintain homeostasis in the CNS. However, upon its disturbance, they acquire reactive states, which affect the pathological processes in a positive or a negative manner. The reactive states are disease-specific, yet there are similarities linking reactive states of glia across pathologies, pointing to common mechanisms of coping with the disturbance of homeostasis in the CNS. Single-cell RNA sequencing (scRNA-seq) belongs to modern high-throughput methods that enable studying transcriptional profiles of thousands of individual cells. Therefore, it can provide information on the representation of cell types across a variety of samples and reveal even small populations with unique, biologically interesting transcriptional signatures. In this work, we applied scRNA-seq to investigate cell populations and...