Aspectos Celulares e Moleculares do Desenvolvimento dos Linfócitos T no Timo Humano

Abstract

A linfopoiese é uma etapa da hematopoese onde as células B, T e NK se desenvolvem e amadurecem. Essa etapa é importantíssima, pois estas células são as principais armas do sistema imunológico. Enquanto os linfócitos B já saem maduros da medula óssea, os linfócitos T necessitam migrar para o timo para se tornarem células maduras. Tal maturação é coordenada por uma sequência de eventos de alta organização que resulta na expressão de um receptor de antígeno funcional na superfície do linfócito. O conhecimento dos aspectos e processos da organogênese do timo em camundongos já é bem compreendido, porém, o órgão humano desenvolve-se e amadurece de maneira distinta, sendo necessários mais estudos sobre as diferentes fases do desenvolvimento dos linfócitos T no timo. O projeto teve como principal objetivo a compreensão e identificação dos programas de expressão gênica implicados no desenvolvimento dos linfócitos T. Foram utilizados dados do transcriptoma de células individuais (single-cell RNA sequencing, scRNA-seq) recentemente publicados na revista Science (Park et al. 2020) pelo laboratório da Sarah Teichmann, do Sanger Institute. Softwares de análises single-cell foram utilizados para gerar novas análises e interpretações dos dados disponíveis, entre os softwares utilizados, é digno mencionar a utilização do software desenvolvido no próprio laboratório: CellRouter, utilizado para identificação de trajetórias de diferenciação dos linfócitos T e elencagem dos fatores de transcrição envolvidos no fenômeno. Como resultado, foi possível determinar um programa dinâmico de expressão gênica durante a diferenciação da linhagem T desde as células-tronco hematopoiéticas (HSCs) até os linfócitos T Duplo-Negativos (DN) através da reconstrução de trajetórias de diferenciação, como também as fases deste processo determinadas por alterações entre marcadores de expressão gênica na superfície dessas células.

Lymphopoiesis is a stage of hematopoiesis where B, T, and NK cells develop and mature. This step is very important, as these cells are the main weapons of the immune system. While B lymphocytes already mature from the bone marrow, T lymphocytes need to migrate to the thymus to become mature cells. Such maturation is coordinated by a highly organized sequence of events that results in the expression of a functional antigen receptor on the lymphocyte surface. The knowledge of the aspects and processes of the organogenesis of the thymus in mice is already well understood, however, the human organ develops and matures differently, requiring further studies on the different stages of development of T lymphocytes in the thymus. The main objective of the project was to understand and identify the gene expression programs involved in the development of T lymphocytes. Data from the transcriptome of individual cells (single-cell RNA sequencing, scRNA-seq) recently published in the journal Science (Park et al. 2020) by the laboratory of Sarah Teichmann of the Sanger Institute. Single-cell analysis software was used to generate new analyzes and interpretations of the available data. Among the software used, it is worth mentioning the use of software developed in the laboratory itself: CellRouter, used to identify T lymphocyte differentiation trajectories and list the transcription factors involved in the phenomenon. As a result, it was possible to determine a dynamic program of gene expression during the differentiation of the T lineage from hematopoietic stem cells (HSCs) to Double-Negative T lymphocytes (DN) through the reconstruction of differentiation trajectories, as well as the phases of this process. process determined by changes between markers of gene expression on the surface of these cells.