A systematic study of molecular immune response based on RNA sequencing

Abstract

One of the major challenges of immunology is the intricate intertwining of different markers and cell types. Therefore, various attempts are being made to address these issues through RNA sequencing (RNA-seq) technology, which can effectively identify multiple markers and cell types. Though, many recent advances have been made based on single cell RNA seq (scRNA-seq) technology, but bulk RNA seq is still often required due to technical or cost issues. Here, we present a simple, yet robust and cost-efficient immune response analysis pipeline based on bulk RNA-seq that leverages recent advances in scRNA-seq. We have successfully applied the proposed method to aging mouse kidneys and human periodontitis of varying severity, characterized various immune responses at the molecular level in both models and identified biomarker candidate genes to predict the periodontitis. The result in the current study presents a novel insight for the comprehensive understanding of the immune system.

면역학의 주요 어려움 중 하나는 서로 다른 마커와 세포 유형이 복잡하게 얽혀 있다는 점이다. 따라서 이러한 문제점을 다양한 마커와 세포 유형을 효과적으로 식별할 수 있는 RNA 시퀀싱 기술을 통해 해결하기 위한 다양한 시도가 이루어지고 있다. 그러나 단일세포 RNA 시퀀싱 기술을 통해 이뤄낸 많은 발전에도 불구하고 기술적 또는 비용적 문제로 인해 여전히 bulk RNA 시퀀싱이 선호되기도 한다. 본 연구에서는 bulk RNA 시퀀싱을 기반으로 하면서도, 단일세포 RNA 시퀀싱의 최근 발전을 활용하여 간단하면서도 강력하고 비용 효율적인 면역 반응 분석 파이프라인을 제시하였다. 신장 노화 마우스 모델과 다양한 중증도를 가진 인간 치주염 환자군을 본 연구에서 제안하는 방법을 이용하여 분자 레벨에서 분석하였으며, 다양한 면역 반응을 확인하고 치주염 질환을 진단할 수 있는 유전자를 성공적으로 동정하였다. 본 연구의 결과는 면역 체계를 이해하는데 포괄적이고 새로운 시야를 제공할 수 있을 것이다.