Transcriptomics đơn bào tiết lộ sự gián đoạn của bộ lọc thận tương tác tế bào-tế bào sau tổn thương tế bào chân sớm và có chọn lọc Ⅲ

Cuộc thảo luận

Rối loạn chức năng tế bàoVàsự mất mátlànguyên nhân của nhiều bệnh thận tiến triển. Nghiên cứu này sử dụng scRNAseq để phân tích mạng lưới phiên mã và nhiễu xuyên âm tế bào trongkhoang cầu thậnngay sau khi gây ra tổn thương tế bào có chân chọn lọc. Nghiên cứu tận dụng mô hình amouse của iCTCFpod/ở thời điểm 1 tuần sau cảm ứng để tạo bản đồ đơn bào lọc thận ở giai đoạn sớm nhất của bệnh.chấn thương tế bào chân. Nghiên cứu toàn diện này về tế bào cầu thận, nghiên cứu đầu tiên đánh giá tác động của sự nhiễu loạn di truyền cụ thể và chọn lọc, đã tiết lộ bốn hiểu biết quan trọng vềlọc thậnvề sức khỏe và bệnh tật.

THẢO DƯỢC MỚI CHORối loạn chức năng podocyte

Đầu tiên, scRNAseq được thực hiện sau 1 tuần điều trị bằng doxycycline để tạo ra sự xóa CTCF ở iCTCFpod/động vật nhằm phát hiện những thay đổi phiên mã sớm nhất xảy ra sau tổn thương tế bào nang. Mặc dù việc định lượng tế bào chân bằng phân tích hình ảnh cho thấy sự khác biệt thống kê về số lượng tế bào chân trong WT và iCTCFpod/cầu thận sau 2 tuần điều trị bằng doxycycline,13 sự giảm số lượng tế bào chân trong iCTCFpod/cầu thận đã được quan sát thấy ngay cả sau 1 tuần sử dụng doxycycline. Phát hiện này cho thấy rằng sự gián đoạn của các chương trình phiên mã quan trọng đối với sự sống sót của tế bào podocyte xảy ra trước tổn thương và mất tế bào podo có thể phát hiện được về mặt mô học, đồng thời làm nổi bật sức mạnh của scRNAseq trong việc nhận biết những thay đổi tinh tế có thể bị bỏ qua khi phân tích logic mô học. Ở mức độ cao hơn, phát hiện này cho thấy rằng những nỗ lực phát triển các liệu pháp bảo vệ tế bào nang nên tập trung vào việc ngăn ngừa tổn thương tế bào nang càng sớm càng tốt trong thời gian mắc bệnh.

Thứ hai, làm giàu cầu thận từ toàn bộ thận bằng phương pháp sàng lọc được sử dụng để tăng tỷ lệ tế bào cầu thận biệt lập đã được phục hồi, bao gồm một quần thể PEC hiếm chưa được thu thập trong các nghiên cứu scRNAseq trước đây.9,22,51 Ngoài ra , tất cả các loại tế bào chính của thận đã được xác định. Việc xác định này mang lại cơ hội cho các nghiên cứu trong tương lai đánh giá những thay đổi phiên mã do tổn thương tế bào nang ở toàn bộ thận, điều này sẽ giúp hiểu sâu hơn về các sự kiện phiên mã trên toàn thận dẫn đến sự tiến triển của bệnh CKD.

Thứ ba, dữ liệu cho thấy mô hình iCTCFpod / chuột tóm tắt lại nhiều khía cạnh của bệnh ở người ở cấp độ phiên mã, bao gồm sự biểu hiện khác biệt của các gen quan trọng đối với sự tuân thủ của tế bào podocyte với GBM và các phối tử phát triển tự tiết. Bởi vì sự gắn kết của các tế bào podo với GBM là rất quan trọng đối với chức năng của chúng, nên việc điều chỉnh tăng Col4a5 và các gen khác trong các chương trình gen bám dính tế bào hỗ trợ một mô hình trong đó các tế bào podo phản ứng với tổn thương ban đầu bằng cách tăng sự tuân thủ GBM. Các đột biến ở người trong các gen bám dính khu trú của tế bào nang, bao gồm các gen khung tế bào Actin, collagen loại IV và integrins, đều có liên quan đến FSGS và/hoặc hội chứng thận hư.52,53 Hơn nữa, phân tích thụ thể phối tử cho thấy các phân tử tín hiệu liên quan đến bệnh DKD ở người là cũng bị gián đoạn trong mô hình chuột CTCF (ví dụ, BMP4 và Col4a1).41,42,44 Chúng tôi cũng quan sát thấy sự rối loạn điều hòa của hai phối tử phát triển tự tiết quan trọng, Vegfa và Pdgfb, có vai trò đã được xác định rõ ràng trong ống nghiệm và in vivo, và những thay đổi trong biểu hiện và/hoặc hoạt động của chúng có liên quan đến các bệnh về thận ở người, chẳng hạn như bệnh vi mạch huyết khối và DKD.54 Cụ thể, liệu pháp chống VEGF, một phương pháp điều trị ung thư phổ biến, dẫn đến bệnh lý vi mạch do huyết khối thận,55 và biểu hiện Pdgfb tăng lên ở người. mẫu sinh thiết thận của bệnh nhân DKD và viêm cầu thận tăng sinh trung mô.56e58 Kết hợp lại với nhau, những dữ liệu này ủng hộ quan điểm cho rằng mô hình iCTCFpod/chuột có thể cung cấp hồ sơ phiên mã khá trung thực về những thay đổi sớm ở cầu thận liên quan đến một số bệnh thận ở người.

Lời cảm ơn

Chúng tôi cảm ơn Aviv Regev, Orit Rosenblatt-Rosen và các thành viên của nhóm Regev vì những lời khuyên liên tục về công nghệ tế bào đơn và các phương pháp tính toán cũng như nền tảng Broad GP cho các dịch vụ giải trình tự.

Đóng góp của tác giả

ARC, JM và AG đã thiết kế các thí nghiệm; ARC đã thực hiện các thí nghiệm trên động vật với sự hỗ trợ của YZ và MSMARC đã thực hiện phân tích tính toán dữ liệu giải trình tự RNA đơn bào; LN đã tạo và sắp xếp 10 thư viện; JM thực hiện thí nghiệm HCR; HC thực hiện phân tích tính toán HCR để định lượng; AG chỉ đạo dự án; và ARC và AG đã viết bản thảo. Tất cả các tác giả đều đọc, nhận xét và phê duyệt bản thảo.

Tài liệu tham khảo

1. Webster AC, Nagler EV, Morton RL, Masson P:Bệnh thận mãn tính. Lancet 2017, 389:1238e1252

2. Scott RP, Quaggin SE: Chuỗi bài đánh giá: sinh học tế bào của quá trình lọc thận. Tế bào J 2015, 209:199e210

3. Greka A: Di truyền học của con ngườihội chứng thận hưvà cuộc tìm kiếm y học chính xác. Curr Opin Nephrol Hypertens 2016, 25:138e143

4. Kriz W, Shirato I, Nagata M, LeHir M, Lemley KV: Phản ứng của tế bào chân đối với căng thẳng: bí ẩn về quá trình xóa bỏ quá trình bàn chân. 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: Cần có yếu tố tăng trưởng nội mô mạch máu, một tín hiệu trong khoang nội mô-podocyte cần thiết cho di chuyển và sống sót của tế bào trung mô. J Am Sóc Nephrol 2006, 17:724e735