Transkriptom Sel Tunggal Mendedahkan Interaksi Sel-Sel Penapis Buah Pinggang Terganggu Selepas Kecederaan Podosit Awal Dan Selektif Ⅲ

Perbincangan

Disfungsi podositdankerugianadalahpunca banyak penyakit buah pinggang yang progresif. Kajian ini menggunakan scRNAseq untuk membedah rangkaian transkrip dan crosstalk selular dalampetak glomerularsejurus selepas induksi kecederaan podosit terpilih. Kajian mengambil kesempatan daripada model amouse iCTCFpod / pada 1 minggu selepas induksi untuk menghasilkan peta sel tunggal penapis buah pinggang pada peringkat terawalkecederaan podosit. Kajian menyeluruh tentang sel glomerular ini, yang pertama menilai kesan gangguan genetik tertentu dan terpilih, telah mendedahkan empat pandangan penting tentangpenapis buah pinggangdalam kesihatan dan penyakit.

HERBA BARU UNTUKDISFUNCTION PODOCYTE

Pertama, scRNAseq dilakukan selepas 1 minggu rawatan doxycycline untuk mendorong pemadaman CTCF dalam iCTCFpod / haiwan untuk mengesan perubahan transkrip terawal yang berlaku selepas kecederaan podocyte. Walaupun kuantiti podosit melalui analisis imej menunjukkan perbezaan statistik dalam bilangan podosit dalam WT dan iCTCFpod / glomeruli selepas 2 minggu rawatan doxycycline,13 pengurangan podosit dalam iCTCFpod / glomeruli telah diperhatikan walaupun selepas 1 minggu induksi doxycycline. Penemuan ini menunjukkan bahawa gangguan program transkrip yang kritikal untuk survival podosit mendahului kecederaan dan kehilangan podo cyte yang dapat dikesan secara histologi dan menyerlahkan kuasa scRNAseq dalam melihat perubahan halus yang boleh dilepaskan oleh analisis logik histo. Pada tahap yang tinggi, penemuan ini menunjukkan bahawa usaha untuk membangunkan terapi pelindung podocyte harus memberi tumpuan kepada mencegah kecederaan podocyte seawal mungkin semasa penyakit ini.

Kedua, memperkayakan glomeruli daripada keseluruhan buah pinggang menggunakan kaedah penyaringan digunakan untuk meningkatkan perkadaran sel glomerular terpencil yang dipulihkan, termasuk populasi PEC yang jarang ditemui yang belum ditangkap dalam kajian scRNAseq sebelumnya.9,22,51 Selain itu , semua jenis sel utama buah pinggang telah dikenalpasti. Pengenalpastian ini memberi peluang kepada kajian masa depan untuk menilai perubahan transkrip yang didorong oleh kecederaan podosit di seluruh buah pinggang, yang akan memperdalam pemahaman tentang peristiwa transkripsi seluruh buah pinggang yang membawa kepada perkembangan CKD.

Ketiga, data menunjukkan bahawa model iCTCFpod / tetikus merekapitulasi banyak aspek penyakit manusia pada peringkat transkrip, termasuk ekspresi pembezaan gen yang kritikal untuk pematuhan podosit kepada ligan prosurvival GBM dan autokrin. Oleh kerana pematuhan podo cytes kepada GBM adalah penting untuk fungsinya, pengawalan Col4a5 dan gen lain dalam program gen lekatan sel menyokong model di mana podosit bertindak balas terhadap kecederaan awal dengan meningkatkan pematuhan kepada GBM. Mutasi manusia dalam gen lekatan fokus podocyte, termasuk gen sitoskeleton aktin, kolagen jenis IV, dan integrin, semuanya telah terlibat dalam FSGS dan/atau sindrom nefrotik.52,53 Tambahan pula, analisis reseptor ligan mendedahkan bahawa molekul isyarat yang terlibat dalam DKD manusia adalah juga terganggu dalam model tetikus CTCF (cth, BMP4 dan Col4a1).41,42,44 Kami juga memerhatikan disregulasi dua ligan prosurvival autokrin utama, Vegfa dan Pdgfb, yang peranannya telah mantap secara in vitro dan in vivo, dan perubahan. dalam ekspresi dan/atau aktiviti mereka telah dikaitkan dengan penyakit buah pinggang manusia, seperti mikroangiopati trombotik dan DKD.54 Khususnya, terapi anti-VEGF, rawatan kanser biasa, membawa kepada mikroangiopati botik trombotik renal,55 dan ekspresi Pdgfb meningkat pada manusia. sampel biopsi buah pinggang pesakit DKD dan glomerulonefritis proliferatif mesangial.56e58 Secara keseluruhan, data ini menyokong tanggapan bahawa model iCTCFpod / tetikus mungkin menawarkan profil transkrip yang munasabah bagi perubahan glomerular awal yang berkaitan dengan beberapa penyakit buah pinggang manusia.

Ucapan terima kasih

Kami berterima kasih kepada Aviv Regev, Orit Rosenblatt-Rosen, dan ahli kumpulan Regev atas nasihat berterusan tentang teknologi sel tunggal dan pendekatan pengiraan, dan platform GP Broad untuk perkhidmatan penjujukan.

Sumbangan Pengarang

ARC, JM dan AG mereka bentuk eksperimen; ARC melakukan eksperimen haiwan, dibantu oleh YZ dan MMARC melakukan analisis pengiraan data penjujukan RNA sel tunggal; LN menjana dan menyusun 10 perpustakaan; JM melakukan eksperimen HCR; HC melakukan analisis pengiraan HCR untuk kuantifikasi; AG mengarahkan projek itu; dan ARC dan AG menulis manuskrip. Semua pengarang membaca, mengulas, dan meluluskan manuskrip.

Rujukan

1. Webster AC, Nagler EV, Morton RL, Masson P:Penyakit buah pinggang kronik. Lancet 2017, 389:1238e1252

2. Scott RP, Quaggin SE: Siri tinjauan: biologi sel penapisan buah pinggang. J Sel Biol 2015, 209:199e210

3. Greka A: Genetik manusia daripadasindrom nefrotikdan usaha untuk perubatan ketepatan. Curr Opin Nephrol Hypertens 2016, 25:138e143

4. Kriz W, Shirato I, Nagata M, LeHir M, Lemley KV: Tindak balas podocyte terhadap tekanan: enigma penyingkiran proses kaki. Am J Physiol Ren Physiol 2013, 304:F333eF347

5. Eremina V, Cui S, Gerber H, Ferrara N, Haigh J, Nagy A, Ema M, Rossant J, Jothy S, Miner JH, Quaggin SE: Faktor pertumbuhan endothelial vaskular yang memberi isyarat dalam petak podocyte-endothelial diperlukan untuk penghijrahan sel mesangial dan kelangsungan hidup. J Am Soc Nephrol 2006, 17:724e735