Come le impronte genetiche possono aiutare i medici a diagnosticare le eruzioni cutanee in modo più efficace

Invece di fare la media delle firme genetiche su tutti i tipi di cellule in blocco, le analisi di sequenziamento dell’RNA unicellulare consentono a ciascuna cellula di preservare le sue caratteristiche uniche

Un database open source come il nostro potrebbe aiutare i medici a profilare e diagnosticare queste eruzioni cutanee, fornendo un trampolino di lancio per scegliere un trattamento adatto

Le eruzioni cutanee possono essere considerate come una comunità disfunzionale di cellule della pelle. La tua pelle ospita dozzine di tipi cellulari distinti, compresi quelli che formano i vasi sanguigni, i nervi e il sistema immunitario locale della pelle.

Per decenni, i medici hanno diagnosticato in gran parte le eruzioni cutanee a occhio. Mentre l’esame dell’aspetto fisico di un campione di pelle al microscopio può funzionare per condizioni cutanee più evidenti, molte eruzioni cutanee possono essere difficili da distinguere l’una dall’altra.

A livello molecolare, invece, le differenze tra le eruzioni cutanee diventano più chiare.

Gli scienziati sanno da tempo che le anomalie molecolari nelle cellule della pelle causano il rossore e la desquamazione, osservati in condizioni come la psoriasi e l’eczema. Mentre quasi tutti i vari tipi di cellule della pelle possono rilasciare sostanze chimiche che riducono l’infiammazione, quale porta alla formazione di eruzioni cutanee rimane un mistero e può variare da paziente a paziente.

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Ma il test molecolare delle eruzioni cutanee non è una pratica comune a causa dei limiti tecnologici.

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Utilizzando un nuovo approccio, i miei colleghi ed io siamo stati in grado di analizzare i profili genetici delle eruzioni cutanee e diagnosticare quantitativamente le loro cause profonde.

Le analisi genetiche tradizionali funzionano calcolando la media dell’attività di migliaia di geni in milioni di cellule.

Il test genetico su campioni di tessuto è una pratica standard per condizioni come il cancro. I medici raccolgono e analizzano le biopsie tumorali dai pazienti per determinare le caratteristiche molecolari uniche di un particolare cancro.

Questa impronta genetica aiuta gli oncologi a prevedere se un cancro si diffonderà o quali trattamenti potrebbero funzionare meglio. Le cellule tumorali si prestano a questa forma di test perché spesso crescono in masse riconoscibili che le rendono facili da isolare e analizzare.

Ma la pelle è una complessa miscela di cellule. Il collasso di queste comunità cellulari uniche in un unico gruppo può oscurare le firme genetiche essenziali per la diagnosi.

I recenti progressi tecnologici chiamati sequenziamento dell’RNA unicellulare, tuttavia, hanno permesso agli scienziati di preservare l’identità di ogni tipo di cellula che vive nella pelle. Invece di fare la media delle firme genetiche su tutti i tipi di cellule in blocco, le analisi di sequenziamento dell’RNA unicellulare consentono a ciascuna cellula di preservare le sue caratteristiche uniche.

Usando questo approccio, io e i miei colleghi abbiamo isolato oltre 158.000 cellule immunitarie dai campioni di pelle di 31 pazienti.

Abbiamo misurato l’attività di circa 1.000 geni da ciascuna di queste cellule per creare impronte molecolari dettagliate per ogni paziente. Analizzando queste impronte digitali, siamo stati in grado di individuare le anomalie genetiche uniche delle cellule immunitarie che risiedono in ciascun tipo di eruzione cutanea.

Questo ci ha permesso di diagnosticare quantitativamente eruzioni cutanee altrimenti visivamente ambigue.
Abbiamo anche osservato che alcuni pazienti hanno avuto risposte al trattamento coerenti con ciò che ci aspettavamo con le nostre diagnosi previste. Ciò suggerisce che il nostro concetto potrebbe essere ampliato per ulteriori test.

Per rendere il nostro approccio disponibile a medici e scienziati, abbiamo sviluppato un database web open source chiamato RashX che contiene le impronte genetiche di diverse eruzioni cutanee.

Questo database consentirà ai medici di confrontare il profilo genetico delle eruzioni cutanee dei loro pazienti con profili simili nel nostro database. Un’impronta genetica strettamente corrispondente potrebbe fornire indizi su ciò che ha causato l’eruzione cutanea dei loro pazienti e portare a potenziali vie di trattamento.

Il rapido sviluppo di farmaci che prendono di mira il sistema immunitario negli ultimi anni ha inondato i medici di decisioni terapeutiche difficili per i singoli pazienti.

Ad esempio, mentre è noto che alcuni farmaci che agiscono sul sistema immunitario funzionano bene per condizioni come la psoriasi o l’eczema, molti pazienti hanno eruzioni cutanee atipiche che non possono essere diagnosticate con precisione.

Un database open source come il nostro potrebbe consentire ai medici di profilare e diagnosticare queste eruzioni cutanee, fornendo un trampolino di lancio per scegliere un trattamento adatto.

Inoltre, le malattie infiammatorie croniche che colpiscono organi diversi dalla pelle condividono anomalie genetiche simili.

I test di laboratorio che possono illuminare le cause alla radice delle malattie della pelle possono essere potenzialmente estesi a molte altre condizioni.

Il nostro progetto RashX inizialmente si concentrava solo su due tipi molto comuni di eruzioni cutanee, psoriasi ed eczema.

Non è noto se altri tipi di eruzioni cutanee avranno profili genetici simili alla psoriasi e all’eczema o se invece avranno le proprie impronte digitali uniche. Inoltre, non è chiaro quali parti dell’impronta digitale prevedano meglio la risposta ai farmaci.

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Ma RashX è una risorsa Web vivente che diventerà sempre più utile man mano che più scienziati contribuiranno alla nuova collaborazione per la collaborazione sui dati.

Il nostro laboratorio sta anche lavorando per semplificare il processo di sviluppo dei profili genetici delle eruzioni cutanee per rendere più accessibile la partecipazione a quest’area di ricerca per le cliniche di tutto il mondo.

Con più dati, riteniamo che progetti come RashX renderanno i test di precisione per le eruzioni cutanee un passaggio successivo essenziale nella diagnosi e nel trattamento. (La conversazione)

(Raymond J Cho è Professore Associato di Dermatologia all’Università della California, San Francisco)

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