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Rodrigo Hermoza
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Genes de polisialilación en pacientes con COVID-19

Algunas proteínas de nuestras células inmunes llevan «cadenas» de ácido siálico que les sirven para comunicarse. Analicé la sangre de pacientes con COVID-19 célula por célula, casi 200 000 células, y encontré que los pacientes más graves tenían muchas más células activando ST8SIA4, uno de los genes que fabrica esas cadenas.

Reanálisis de scRNA-seq de PBMC (GSE192391, ≈199 000 células) en R/Seurat: control de calidad, SCTransform, UMAP, anotación con SingleR y expresión diferencial de genes de polisialilación según la gravedad del COVID-19.

La historia

canada-polisialilacion-covid.exe

  1. 01 / 04

    El problema

    Algunas proteínas de nuestras células inmunes llevan cadenas de ácido siálico que ayudan a activarlas y a moverse. Nadie había mirado qué les pasa en el COVID-19, célula por célula.

    La polisialilación (PolySia) regula la activación y migración de células inmunes; la sintetizan ST8SIA2 y ST8SIA4. No había datos de su expresión a nivel de célula única en COVID-19.

  2. 02 / 04

    Por qué es difícil

    Una muestra de sangre tiene cientos de miles de células de muchos tipos, y cada una lee miles de genes. Hay que ordenar todo eso antes de poder comparar.

    Datos públicos GSE192391 (6 controles y 12 pacientes, al ingreso y al día 7). Control de calidad por ARN mitocondrial y conteos anómalos: ≈199 000 células.

  3. 03 / 04

    La idea clave

    Agrupar las células que se parecen, reconocer de qué tipo es cada grupo y contar, en cada paciente, cuántas tienen encendido el gen ST8SIA4.

    Seurat: SCTransform, PCA, clustering y UMAP; anotación automática con SingleR; expresión diferencial con FindMarkers por condición y tipo celular.

  4. 04 / 04

    El resultado

    Cuanto más grave el paciente, más células encienden ST8SIA4: 7% en personas sanas, 12% con COVID-19, 20% en UCI y 29% en quienes fallecieron.

    El % de células ST8SIA4+ crece con la gravedad, en total y en células T, B, NK y monocitos. ST8SIA2 apenas se detecta y se excluyó del análisis.

  5. Qué sigue

    Fue mi tesis de Bachiller en Bioingeniería (UTEC), desarrollada en el Laboratorio de Glicobiología de la Universidad de Alberta.

Impacto

  • ≈199 000células de sangre analizadas (6 controles y 12 pacientes, al ingreso y a los 7 días)
  • 7% → 29%de células que expresan ST8SIA4, de personas sanas a pacientes que fallecieron (12% con COVID-19, 20% en UCI)
  • Tesis de Bachiller en Bioingeniería (UTEC), desarrollada en el Laboratorio de Glicobiología de la Universidad de Alberta

Cómo funciona

  • Pregunta. Las proteínas polisialiladas (PolySia) participan en la activación y migración de células inmunes y las fabrican sobre todo dos genes, ST8SIA2 y ST8SIA4. No existía información sobre su expresión a nivel de célula única en COVID-19.
  • Datos. Secuenciación de ARN de célula única (scRNA-seq) de células mononucleares de sangre periférica, del repositorio público GEO (GSE192391, Amrute et al., Nature Communications 2022). Son 6 controles y 12 pacientes con COVID-19 (6 sobrevivieron y 6 fallecieron), muestreados al ingreso y 7 días después.
  • Análisis en R con Seurat. Control de calidad (ARN mitocondrial y conteos anómalos), normalización con SCTransform, PCA, clustering, UMAP, anotación automática con SingleR y expresión diferencial con FindMarkers.
  • Resultado. El porcentaje de células que expresan ST8SIA4 aumenta con la gravedad, tanto en total como en células T, B, NK y monocitos. ST8SIA2 apenas aparece en las muestras, por eso se excluyó del análisis.

Detalles técnicos

  • Laboratorio de Glicobiología de la Universidad de Alberta (directora: Lisa Willis), de finales de 2023 a mediados de 2024.
  • Tesis de Bachiller en Bioingeniería, UTEC (Lima). Asesor: Mario Cueva Tavara.
  • Gráficos de la tesis: rodrigohermoza/tesis-st8sia4.