Identification de l'immunité innée et adaptative aberrante basée sur des changements dans l'expression globale des gènes dans le sang d'adultes avec un diagnostic de "trouble du spectre de l'autisme"

 Aperçu: G.M.

Contexte:
Le "trouble du spectre de l'autisme" (TSA) est caractérisé comme un trouble neurodéveloppemental, et l'une des principales hypothèses concernant sa cause est des facteurs génétiques. Une méta-analyse précédente de sept études sur puces à ADN et une étude de séquençage de l'ARN (RNA-seq) utilisant le sang d'enfants avec un diagnostic de TSA (dTSA) a identifié une dérégulation des expressions génétiques pertinentes pour le système immunitaire. Dans cette étude, nous avons exploré les changements dans l'expression globale des gènes en tant que phénotype de TSA dans le sang d'adultes avec un dTSA. 

Méthodes:
Nous avons recruté une cohorte RNA-seq (TSA vs contrôle; n = 6 chacun) et une cohorte de réplication (TSA vs contrôle; n = 19 chacun) et mené RNA-seq pour explorer les changements dans l'expression globale des gènes. Nous avons ensuite soumis les gènes significativement régulés à la hausse et à la baisse à une ontologie des gènes (GO) et à des analyses de base. Une analyse pondérée du réseau de corrélation des gènes (WGCNA) a été réalisée avec les 11 617 gènes détectés dans l'ARN-seq pour identifier le réseau de gènes spécifiques aux TSA. 

Résultats:
Au total, 117 gènes significativement régulés à la hausse et 83 significativement régulés à la baisse ont été détectés dans le TSA par rapport au groupe témoin, respectivement (p <0,05 et q <0,05). L'analyse GO a révélé que l'immunité innée et adaptative aberrante était plus évidente dans les 117 gènes régulés à la hausse que dans les 83 gènes régulés à la baisse. Le WGCNA avec analyse de base a révélé qu'un module comprenant de nombreux gènes immunitaires était associé à la voie de signalisation des cellules tueuses naturelles. Dans les résultats de la cohorte de réplication, des changements significatifs avec la même tendance trouvée dans les données ARN-seq ont été confirmés pour MAFB (p = 0,046), RPSAP58 (p = 0,030) et G2MK (p = 0,004). 

Limites:
La taille de l'échantillon était relativement petite dans les cohortes RNA-seq et de réplication. Cette étude a examiné le niveau d'expression de l'ARNm, de sorte que l'interaction entre l'ARNm et la protéine reste incertaine. Les changements d'expression entre les enfants et les adultes avec un dTSA n'ont pas été comparés car seuls les adultes avec un dTSA ont été ciblés. 

Conclusions:
Les expressions génétiques dérégulées confirmées dans le sang d'adultes avec un dTSA étaient pertinentes pour le dysfonctionnement de l'immunité innée et adaptative. Ces résultats peuvent aider à comprendre la pathogenèse des TSA.

. 2021 Apr 30;18(1):102. doi: 10.1186/s12974-021-02154-7.

Identification of aberrant innate and adaptive immunity based on changes in global gene expression in the blood of adults with autism spectrum disorder

Fumie Horiuchi ^{#  1} , Yuta Yoshino ^{#  1} , Hiroshi Kumon  ¹ , Rie Hosokawa  ¹ , Kiwamu Nakachi  ¹ , Kentaro Kawabe  ¹ , Jun-Ichi Iga  ² , Shu-Ichi Ueno  ¹

Affiliations

• PMID: 33931079
• DOI: 10.1186/s12974-021-02154-7

Abstract

Background: Autism spectrum disorder (ASD) is characterized as a neurodevelopmental disorder, and one of the main hypotheses regarding its cause is genetic factors. A previous meta-analysis of seven microarray studies and one RNA sequencing (RNA-seq) study using the blood of children with ASD identified dysregulation of gene expressions relevant to the immune system. In this study, we explored changes in global gene expression as the phenotype of ASD in the blood of adults with ASD.

Methods: We recruited an RNA-seq cohort (ASD vs. control; n = 6 each) and a replication cohort (ASD vs. control; n = 19 each) and conducted RNA-seq to explore changes in global gene expression. We then subjected the significantly up- and downregulated genes to gene ontology (GO) and core analyses. Weighted gene correlation network analysis (WGCNA) was performed with all 11,617 genes detected in RNA-seq to identify the ASD-specific gene network.

Results: In total, 117 significantly up- and 83 significantly downregulated genes were detected in the ASD compared with the control group, respectively (p < 0.05 and q < 0.05). GO analysis revealed that the aberrant innate and adaptive immunity were more obvious in the 117 upregulated than in the 83 downregulated genes. WGCNA with core analysis revealed that one module including many immune-related genes was associated with the natural killer cell signaling pathway. In the results for the replication cohort, significant changes with same trend found in RNA-seq data were confirmed for MAFB (p = 0.046), RPSAP58 (p = 0.030), and G2MK (p = 0.004).

Limitations: The sample size was relatively small in both the RNA-seq and replication cohorts. This study examined the mRNA expression level, so the interaction between mRNA and protein remains unclear. The expression changes between children and adults with ASD were not compared because only adults with ASD were targeted.

Conclusions: The dysregulated gene expressions confirmed in the blood of adults with ASD were relevant to the dysfunction of innate and adaptive immunity. These findings may aid in understanding the pathogenesis of ASD.

Keywords: Adaptive immunity; Autism spectrum disorder; Gene expression; Gene ontology; Innate immunity; RNA-sequencing; WGCNA.