Single cell RNA sequencing e le sue applicazioni nei sistemi biologici

L’elaborato tratta di una tecnologia di sequenziamento di nuova generazione, il Single Cell RNA Sequencing, che consente di analizzare il profilo genetico delle singole cellule a differenza degli approcci ‘bulk’ che si basano sullo studio di popolazione. Questo metodo viene utilizzato in primis per analizzare l’eterogeneità cellulare ma prevede altre svariate applicazioni nel campo della biologia quali il tracciamento dei destini cellulari durante lo sviluppo embrionale e nei tessuti adulti, il monitoraggio del corso delle malattie, l’identificazione di diversi tipi di cellule immunitarie. Sono state anche poste le basi per l’analisi di tumori attraverso il riconoscimento delle cellule tumorali e la comprensione dei meccanismi della loro resistenza ai farmaci. Nella tesi sono spiegati i vantaggi di questa tecnica, come avviene l’isolamento delle singole cellule e quali sono i passaggi da eseguire per arrivare al risultato finale. Per quanto riguarda la sua applicazione nei sistemi biologici, si discute dello studio delle popolazioni cellulari immunitarie in condizione di patologia e di omeostasi utilizzando due esperimenti: il primo riguardante la diversità delle cellule spleniche del topo e le differenti risposte in seguito a infezione con LPS; il secondo invece riguardante la patogenicità delle cellule TH17 con i rispettivi geni coinvolti nella patologia umana EAE, anche questo basato su sistemi murini. Sempre parlando di sistema immunitario, il scRNA-seq può essere utilizzato per leggere le sequenze complete dei BCR e TCR, utile per collegare la specificità dei linfociti con le differenti risposte all’infezione, oppure per analizzare l’eterogeneità nella risposta cellulare al LPS delle BMCDs, che collaborano con il sistema immunitario per reclutare altre cellule cosicché l’infezione non si diffonda. Questo metodo è anche utilizzato per lo studio della composizione cellulare dell’interfaccia materno fetale. Nell’elaborato vi è un focus principalmente sulla situazione del primo trimestre, fondamentale per lo sviluppo del feto e dipendente dalla giusta placentazione e dal rimodellamento dell’arteria spirale, per cui è necessario ci sia una rete di interazioni controllate tra diversi tipi cellulari. Se ciò non avviene correttamente, o anche per altre molteplici ragioni come stress ambientale, predisposizione genetica, squilibro ormonale eccetera, si può incorrere in complicanze tra cui l’aborto spontaneo RSA. Grazie al ScRNA-seq si può studiare l’eterogeneità cellulare per trovare certe anomalie che possono portare a questa patologia, e cercare di correggerle in tempo. Si conclude che il sequenziamento RNA a singola cellula sta ampliando il panorama scientifico, specialmente per quanto riguarda lo studio di nuovi tipi cellulari o di malattie rare. I costi purtroppo sono ancora elevati quindi non accessibili a tutti, ma ci si aspetta che con la riduzione delle cifre, possa essere utilizzato ancora in più larga scala affinché divenga davvero uno strumento che rivoluzionerà la ricerca biologica e biomedica aprendo nuove strade allo sviluppo terapeutico, alla medicina personalizzata e che possa rivelare nuove informazioni sui sistemi biologici.