Nature发布目前最全面的人类肾脏单细胞图谱

　　研究人员构建了到目前为止最大的人类肾脏单细胞图谱，绘制了90多名患者的健康和病变细胞状态。这份图谱旨在更好地了解急性肾损伤之后的肾脏疾病进展。

　　

一些人会突然经历肾功能下降并患上肾病，而另一些人却康复了，这是为什么？由加州大学圣地亚哥分校的生物工程师共同领导的一项新研究可以帮助人们从单细胞的层面了解哪些潜在因素导致了这些完全不同的结果。

研究人员构建了到目前为止最大的人类肾脏单细胞图谱，绘制了90多名患者的健康和病变细胞状态。这份图谱旨在更好地了解急性肾损伤之后的肾脏疾病进展，急性肾损伤是指肾脏突然失去过滤血液中废物的能力。

共同第一作者、加州大学圣地亚哥分校生物工程系的Blue Lake称：“通过建立健康肾脏、受伤肾脏及患病肾脏的不同类型细胞图谱，我们可以开始弄清楚哪些细胞类型可能导致疾病进展。我们可以了解肾脏正在发生哪些变化，促使一些受伤的细胞得到修复，而在某些情况下，它会转化到一种无法再修复的状态。”

这项研究成果于7月19日发表在《Nature》杂志上，由加州大学圣地亚哥分校、圣路易斯华盛顿大学、印第安纳大学和密歇根大学的研究人员共同领导。

为了构建这份图谱，研究人员分析了40多万个细胞或细胞核，这些样本来自健康肾脏（45名供体）和病变肾脏（48名患者）。

他们利用单细胞和单细胞核测序技术生成RNA表达谱和基因表达谱，并鉴定出51种不同的细胞类型。之后利用空间成像技术，他们能够绘制出不同类型的细胞在肾脏中的分布位置。

“这是迄今为止最全面的人类肾脏细胞类型图谱，”Lake说。

研究人员还发现，在急性肾损伤后，有28种细胞类型发生了改变。

在肾脏细胞受伤时，它们通常会进入一种修复状态，在这种状态下，它们会自我复制，同时释放信号，招募免疫细胞和成纤维细胞，对受伤部位进行治愈。之后，它们又恢复到正常的细胞状态。

但研究人员发现，在细胞类型发生改变后，恢复到正常状态是不可能的。相反，它们停留在修复状态。因此，它们会继续招募更多的免疫细胞和成纤维细胞。这驱动了炎症和纤维化，进而导致疾病的进展和肾脏功能的不可逆损伤。

“这些修复状态通常对伤口愈合很重要，但也会变得不适应，”Lake谈道。“如果它们持续存在或不断受到刺激，就会导致肾脏继续处于病变状态。”

研究人员发现，这些发生改变的细胞类型，也就是所谓的“不适应修复状态”，存在于肾单位的两个区域。第一个区域被称为近端小管，之前的小鼠研究已经发现了这一区域。这些新的研究发现，被称为厚生支（thick ascending limb）的第二个区域也出现了这些改变的细胞类型。

“我们惊讶地发现，这种不适应的修复状态出现在人类肾脏的另一个部位，”Lake说。“我们现在已经确定了肾脏中另一个可能与疾病进展相关的区域。希望这些信息能够推动该领域的进一步发展。”

研究人员目前正在构建新版的肾脏图谱。他们的目标是纳入更加多样化的患者群体的数据。

原文检索

Lake, B.B., Menon, R., Winfree, S. et al. An atlas of healthy and injured cell states and niches in the human kidney. Nature 619, 585–594 (2023). https://doi.org/10.1038/s41586-023-05769-3