Entdeckung früher Biomarker in zirkulierenden Endothelzellen für Diabetes-Komplikationen durch Einzelzell-RNA-Sequenzierung (CEC4DC)

Es gibt eine bestimmte Art von ECs, die im Blutsystem zirkulieren und als zirkulierende Endothelzellen (CECs) bezeichnet werden. Das allgemeine Konzept der CECs bezieht sich nur auf ausgereifte ECs, die aufgrund beeinträchtigter Gefäßfunktionen, die z. Diabetes und Bluthochdruck. Ausgereifte CECs wurden daher als äußerst wertvolle Ziele für die Diagnose, Behandlung und Prognose von Herz-Kreislauf-Erkrankungen vorgeschlagen. Bei gesunden Personen schwankt die Anzahl der CECs zwischen 0 und 7000 pro ml Blut und steigt bei Patienten mit Bluthochdruck, Diabetes und Herz-Kreislauf-Erkrankungen deutlich an. Zusätzlich zu reifem EC, das als CEC zirkuliert. Unreife EC, sogenannte „zirkulierende endotheliale Vorläuferzellen“ (cEPC), sind bei Patienten mit Herz-Kreislauf-Erkrankungen reduziert. Aufgrund des äußerst heterogenen Phänotyps vaskulärer ECs innerhalb und zwischen Geweben ist es nicht überraschend, dass alle derzeit bekannten Oberflächenmarker sowohl für reife CEC als auch für cEPC umstritten sind, da diese Studien die Heterogenität von ECs nicht berücksichtigten. Die proliferative diabetische Retinopathie (PDR) ist eine klar definierte Diabetes-Komplikation, die durch eine Funktionsstörung der ECs verursacht wird. In dieser Studie wird menschliches Blut untersucht (von gesunden Personen, Patienten mit Diabetes und PDR oder diabetischer Makulopathie oder ohne Augenerkrankung) und dadurch sowohl CEC als auch cEPC durch Einzelzell-RNA-Sequenzierung charakterisieren.

Diese Studie zielt darauf ab, frühe CEC-Biomarker für Diabetes-Komplikationen zu entdecken, beispielsweise bei diabetischen Augenerkrankungen.

Rekrutierung und scRNA-seq: Blutproben von gesunden Personen und Patienten mit Diabetes und PDR, diabetischer Makulopathie oder ohne Augenerkrankung werden vom Steno Diabetes Center Aarhus und der Abteilung für Augenheilkunde des Universitätsklinikums Aarhus rekrutiert. Die PBMCs werden frisch aus den Blutproben isoliert, gefolgt von einer CEC-Anreicherung durch fluoreszenzaktivierte Zellsortierung lebender CD45-CD31+-Zellen. Die Ethik- und DSGVO-Genehmigung wurde eingeholt.

ScRNA-Seq von CECs: Die CD45-CD31+-Zellen werden sofort zur Einzelzellerfassung und Barcode-cDNA-Synthese unter Verwendung des Next GEM Single Cell 3' GEM-Kits (10x Genomik) verarbeitet. NGS-Bibliotheken werden mit den MGI2000-Sequenzern von BGI vorbereitet und sequenziert. GenomeDK wird zum Supercomputing von Clustern verwendet, gefolgt von einer scRNA-seq-Analyse und Visualisierung. Integrative Multimodell-scRNA-seq-Analysen: Es werden standardmäßige scRNA-seq-Analysen durchgeführt, um die unterschiedlichen Subtypen von CECs und cEPCs zu stratifizieren und ECs-Subtypen zu identifizieren, die mit der Entwicklung einer proliferativen diabetischen Retinopathie und einer diabetischen Makulopathie assoziiert sind. Die integrative Analyse der scRNA-seq-Ergebnisse zielt darauf ab, CEC-Biomarker zu entdecken, die zur Frühdiagnose, Prävention und Behandlung von Diabetes-Komplikationen verwendet werden können.