Peneliti dari kelompok Hans Clevers mengidentifikasi dan mengkarakterisasi jenis sel langka di saluran pencernaan bagian atas. Dengan menggunakan pengurutan RNA sel tunggal, mereka mempelajari komposisi seluler dari esofagus, lambung, dan bagian atas usus kecil. Mereka memberikan analisis ekspresi gen terperinci untuk semua sel epitel di organ-organ ini.

Selain itu, mereka mengidentifikasi jenis sel langka yang kemungkinan besar bertanggung jawab atas sekresi air dalam jumlah besar pada manusia. Jenis sel ini memberikan link ke defek gastrointestinal pada pasien dengan fibrosis kistik. Makalah ini diterbitkan dalam Laporan Sel pada tanggal 9 Maret dan berfungsi sebagai sumber daya bagi ilmuwan lain di bidang tersebut.

Setiap sel dalam tubuh manusia memiliki semua informasi genetik – DNA – orang itu. Namun, sel hanya aktif membaca bagian DNA yang mereka butuhkan untuk menjalankan fungsinya; bagian mana yang bergantung pada jenis selnya. Gen yang relevan ditranskripsi menjadi RNA, yang berfungsi sebagai cetak biru untuk produksi protein. Dengan teknik yang disebut sekuensing RNA sel tunggal (scRNA-seq), para peneliti dapat mempelajari keberadaan dan kuantitas RNA dalam sel-sel individu dan dengan demikian memperoleh wawasan tentang profil ekspresi gen sel-sel tersebut.

Saluran pencernaan bagian atas

Dalam publikasi baru di Laporan Sel , para peneliti dari lab Clevers menggambarkan bagaimana mereka menggunakan scRNA-seq untuk menyelidiki profil ekspresi gen dari jenis sel yang berbeda di sepanjang epitel – lapisan tipis, pelindung sel – dari saluran pencernaan bagian atas. sistem. Saluran ini meliputi kerongkongan, lambung, dan usus halus bagian atas. Untuk tujuan ini, mereka memperoleh biopsi dari jaringan manusia yang sehat dan membandingkan data yang diperoleh dengan kumpulan data tikus. Meskipun tujuan utama dari makalah ini adalah untuk mengkarakterisasi dan mendeskripsikan berbagai jenis sel dalam organ-organ ini, para peneliti juga memperoleh beberapa temuan menarik.

Sel penghasil hormon

Mereka menemukan populasi sel induk esofagus dengan ekspresi gen COL17A1 yang tinggi. Meskipun mutasi pada gen ini diketahui menyebabkan perkembangan penyakit melepuh pada kulit, cacat yang berhubungan dengan esofagus hampir tidak dilaporkan pada pasien ini. Selain itu, para peneliti menandai komposisi sel di perut dan menemukan bahwa sel yang bertanggung jawab untuk produksi histamin juga mengekspresikan Luteinizing Hormone (LH). Hormon ini terkenal karena perannya dalam ovulasi selama siklus reproduksi wanita dan untuk mengatur kadar testosteron pada pria. Mengapa sel-sel di perut ini menghasilkan LH tidak diketahui dan membutuhkan penelitian lebih lanjut.

Jenis sel langka

Saat mempelajari bagian atas usus kecil, para peneliti menemukan jenis sel langka dengan ekspresi 4 gen yang tinggi, yang semuanya terkait dengan sekresi air dalam volume tinggi. Anggota yang paling menonjol adalah gen CFTR. Mutasi pada CFTR menyebabkan cystic fibrosis (CF), yang merupakan penyakit yang terutama bermanifestasi di paru-paru. Namun, pasien CF juga mengalami masalah yang berhubungan dengan obstruksi saluran cerna. Hal ini disebabkan oleh lapisan lendir yang lengket dan kekurangan cairan, yang kemungkinan besar terkait dengan ekspresi gen CFTR di usus kecil.

Menerjemahkan hasil

Membandingkan set data manusia dan tikus untuk organ gastrointestinal mengungkapkan perbedaan pola ekspresi gen antara manusia dan tikus. Misalnya, sel-sel di perut yang memproduksi LH hanya terlihat pada manusia dan jenis sel yang mengeluarkan air dalam jumlah besar tidak ada pada tikus. Secara keseluruhan, perbedaan ini lebih luas dari perkiraan semula. Itu memperumit terjemahan hasil yang diperoleh pada tikus ke manusia, dan metode lain perlu digunakan untuk memvalidasi temuan khusus manusia. “Misalnya, kami dapat menggunakan organoid untuk menindaklanjuti temuan kami saat ini,” kata Georg Busslinger, penulis pertama makalah tersebut.

Teknologi organoid

Meskipun hasil yang dijelaskan dalam makalah membutuhkan konfirmasi fungsional, mereka membawa bidang ini selangkah lebih dekat untuk mengetahui komposisi sel yang tepat di saluran pencernaan dan apa yang mungkin dilakukan oleh jenis sel ini. “Hasilnya memberikan wawasan tentang karakteristik molekuler dari masing-masing jenis sel dan bagaimana mereka dapat berfungsi dalam epitel yang sehat. Selain itu, data ini berfungsi sebagai sumber daya bagi para ilmuwan di mana pun,” Busslinger menyimpulkan.