Estudi transcripcional de la Colitis Ulcerosa. Caracterització i cerca de biomarcadors

[cat] La colitis ulcerosa (CU) és una malaltia inflamatòria intestinal (MII) idiopàtica, de caràcter crònic i que afecta el còlon. Tot i que se’n desconeix l’etiologia, actualment existeixen diferents tractament pal·liatius, principalment fàrmacs antiinflamatoris, immunosupressors i biològics, que permeten induir i mantenir la remissió de la malaltia en un elevat nombre de casos. Per la vigilància i el seguiment de la patologia s’han descrit varis marcadors d’inflamació, tot i així, l’avaluació endoscòpica és el procediment de referència per determinar l’activitat de la malaltia. Mitjançant l’anàlisi transcripcional de mostres de pacients amb CU, el projecte que es presenta té per objectiu descriure el perfil transcripcional de la mucosa intestinal en remissió i identificar biomarcadors d’inflamació intestinal en sang perifèrica. L’anàlisi transcripcional de la mucosa intestinal comparant entre pacients amb CU activa, CU en remissió i controls sans, mitjançant microarrays, ens ha permès la identificació d’un perfil transcripcional característic de la mucosa en remissió. Les troballes senyalen l’existència d’alteracions permanents en cèl·lules epitelials en la mucosa endoscòpica i histològicament curada dels pacients amb CU. Alguns dels gens identificats són REG4, S100P, SERPINB5, AQP3 i TFF1; veient-se també alterada l’expressió proteica de REG4, S100P i SERPINB5 mitjançant tècniques d’immunohistoquímica. Els resultats d’aquest primer estudi van publicar-se a la revista “GUT” amb el títol: “Transcriptional analysis of the intestinal mucosa of patients with ulcerative colitis in remission reveals lasting epithelial cell alterations”. Per altra banda, s’han explorat les alteracions en el perfil transcripcional de sang perifèrica de pacients amb CU associades a l’activitat endoscòpica de la malaltia. L’anàlisi transcripcional en sang perifèrica ens ha permès identificar un subconjunt de gens associats a la presència de lesions intestinals, incloent els gens CD177, HP, S100A12, GPR84 i ARG1, entre altres. Els gens més rellevants s’han validat mitjançant PCR quantitativa en una cohort independent i s’ha identificat l’expressió d’haptoglobina (HP) com un bon gen predictor de l’activitat endoscòpica, mostrant major precisió que els marcadors utilitzats actualment en la pràctica clínica (PCR, VSG i recompte de plaquetes). També hem vist com els canvis en l’expressió d’HP, CD177, GPR84 i S100A12 es correlacionen bé amb la resposta endoscòpica a l’anti-TNF. Els resultats d’aquest segon estudi van publicar-se a la revista “Journal of Crohn’s and Colitis” amb el títol: “Usefulness of transcriptional blood biomarkers as a non-invasive surrogate marker of mucosal healing and endoscopic response in ulcerative colitis”.[eng] Ulcerative Colitis (UC) is an inflammatory bowel disease (IBD); an idiopathic and chronic condition confined to the colon. Although the unknown etiology, nowadays there are different treatments to control this disease, mainly anti-inflammatory, immunosuppressors and biologic drugs, allowing the induction and maintenance of disease remission in a large number of disease patients. For the disease vigilance and follow-up there are several inflammatory markers described, however, the endoscopic evaluation still being the gold standard for the disease activity. Through the transcriptional analysis of samples from UC patients, the project aims to describe the transcriptional profile of intestinal mucosa in remission and identify biomarkers of intestinal inflammation in peripheral blood. Transcriptional analysis of intestinal mucosa between active UC, UC in remission and healthy individuals, using microarrays, allowed the identification of a specific transcriptional profile for mucosa in remission. The findings points to permanent alterations in epithelial cells; within the genes identified there are REG4, S100P, SERPINB5, AQP3 and TFF1, confirming the alterations at protein level (immunohistochemistry) for REG4, S100P and SERPINB5. The results of this first study have been published in the “GUT” journal with the title: “Transcriptional analysis of the intestinal mucosa of patients with ulcerative colitis in remission reveals lasting epithelial cell alterations”. By other way, transcriptional alterations in peripheral blood associated with disease endoscopic activity had been explored. The transcriptional analysis of blood highlights a subset of genes related with the presence of intestinal lesions, including CD177, HP, S100A12, GPR84 and ARG1. Most relevant genes have been validated through quantitative PCR in an independent cohort and the expression of haptoglobin (HP) has been identified as a good predictor of endoscopic activity, showing higher precision than other biomarkers commonly used in clinics (CRP, ESR and platelets counts). We also see that changes in gene expression of HP, CD177, GPR84 and S100A12 show good correlation with endoscopic response to anti-TNF therapy. The results of this second study have been published in the “Journal of Crohn’s and Colitis” with the title: “Usefulness of transcriptional blood biomarkers as a non-invasive surrogate marker of mucosal healing and endoscopic response in ulcerative colitis”

Kernel PCA per a l’anàlisi de dades òmiques

Les funcions kernel, per les seves propietats, permeten combinar diferents tipus de dades, essent una possible via per a la integració de dades òmiques. Amb l'objectiu d'explorar l'ús d'aquestes, s'estudien els fonaments estadístics de l'anàlisi de components principals basat en funcions kernel (kernel PCA), es proporcionen eines que permeten integrar conjunts de dades, representar variables originals i cercar variables d'interès en el kernel PCA i, finalment, s'inspecciona un conjunt de dades transcripcionals de pacients amb colitis ulcerosa utilitzant les eines desenvolupades

Kernel PCA per a l’anàlisi de dades òmiques

Les funcions kernel, per les seves propietats, permeten combinar diferents tipus de dades, essent una possible via per a la integració de dades òmiques. Amb l'objectiu d'explorar l'ús d'aquestes, s'estudien els fonaments estadístics de l'anàlisi de components principals basat en funcions kernel (kernel PCA), es proporcionen eines que permeten integrar conjunts de dades, representar variables originals i cercar variables d'interès en el kernel PCA i, finalment, s'inspecciona un conjunt de dades transcripcionals de pacients amb colitis ulcerosa utilitzant les eines desenvolupades

Differences in peripheral and tissue immune cell populations following haematopoietic stem cell transplantation in Crohn's disease patients

Background and aims: recent studies have shown the efficacy of autologous haematopoietic stem cell transplantation [HSCT] in severely refractory Crohn's disease [CD] patients. HSCT is thought to eliminate auto-reactive cells; however, no specific studies of immune reconstitution in CD patients are available. Methods: we followed a group of CD patients [n = 18] receiving autologous HSCT, with 50% of them achieving endoscopic drug-free remission. To elucidate the mechanisms driving efficacy, we monitored changes after HSCT in blood and intestine immune-cell composition. CD patients [n = 22] receiving anti-tumour necrosis factor [TNF]-α were included for comparison. Results: severe immune ablation followed by HSCT induced dramatic changes in both peripheral blood T and B cells in all patients regardless of the efficacy of the treatment. Endoscopic remission at week 52 following HSCT was associated with significant intestinal transcriptional changes. A comparison of the remission signature with that of anti-TNFα identified both common and unique genes in the HSCT-induced response. Based on deconvolution analysis of intestinal biopsy transcriptome data, we show that response to HSCT, but not to anti-TNFα, is associated with an expansion of naïve B-cells, as seen in blood, and a decrease in the memory resting T-cell content. As expected, endoscopic remission, in response to both HSCT and anti-TNFα, led to a significant reduction in intestinal neutrophil and M1 macrophage content. Conclusions: peripheral blood immune remodelling after HSCT does not predict efficacy. In contrast, a profound intestinal T-cell depletion that is maintained long after transplant is associated with mucosal healing following HSCT, but not anti-TNFα

Kernel PCA per a l’anàlisi de dades òmiques

Les funcions kernel, per les seves propietats, permeten combinar diferents tipus de dades, essent una possible via per a la integració de dades òmiques. Amb l'objectiu d'explorar l'ús d'aquestes, s'estudien els fonaments estadístics de l'anàlisi de components principals basat en funcions kernel (kernel PCA), es proporcionen eines que permeten integrar conjunts de dades, representar variables originals i cercar variables d'interès en el kernel PCA i, finalment, s'inspecciona un conjunt de dades transcripcionals de pacients amb colitis ulcerosa utilitzant les eines desenvolupades