تكشف النسخ المنفردة للخلية الواحدة عن تفاعلات الخلايا الخلوية المعطلة لمرشح الكلى بعد إصابة مبكرة وانتقائية لخلايا بودوسيت Ⅲ

مناقشة

خلل في البودوسيتوخسارةهييسبب العديد من أمراض الكلى التقدمية. استخدمت هذه الدراسة scRNAseq لتشريح الشبكات النسخية والحديث المتبادل الخلوي فيالمقصورة الكبيبيةبعد وقت قصير من تحريض إصابة الخلايا الرجلية الانتقائية. استفادت الدراسة من نموذج amouse لـ iCTCFpod / بعد أسبوع واحد من الحث لإنشاء خريطة أحادية الخلية لمرشح الكلى في المراحل الأولى منإصابة بودوسيت. كشفت هذه الدراسة الشاملة للخلايا الكبيبية، وهي الأولى التي تقيم آثار اضطراب وراثي محدد وانتقائي، عن أربع رؤى مهمة حولمرشح الكلىفي الصحة والمرض.

أعشاب جديدة لخلل وظيفة البودوسيت

أولاً، تم إجراء scRNAseq بعد أسبوع واحد من العلاج بالدوكسيسيكلين للحث على حذف CTCF في iCTCFpod / الحيوانات للكشف عن التغييرات النسخية المبكرة التي تحدث بعد إصابة الخلايا الرجلية. على الرغم من أن القياس الكمي للخلايا الرجلية عن طريق تحليل الصور كشف عن اختلاف إحصائي في عدد الخلايا الرجلية في WT وiCTCFpod / الكبيبات بعد أسبوعين من علاج الدوكسيسيكلين،13 فقد لوحظ انخفاض في الخلايا الرجلية في iCTCFpod / الكبيبات حتى بعد أسبوع واحد من تحريض الدوكسيسيكلين. تشير هذه النتيجة إلى أن تعطيل البرامج النسخية الحاسمة لبقاء الخلايا البودوسيت يسبق إصابة وفقدان خلايا البودو التي يمكن اكتشافها تشريحيًا، ويسلط الضوء على قوة scRNAseq في تمييز التغييرات الطفيفة التي يمكن تفويتها عن طريق التحليل المنطقي النسيجي. على مستوى عالٍ، تشير هذه النتيجة إلى أن الجهود المبذولة لتطوير علاجات وقائية للخلايا الرجلية يجب أن تركز على منع إصابة الخلايا الرجلية في أقرب وقت ممكن أثناء المرض.

ثانيًا، تم استخدام إثراء الكبيبات من الكلى بأكملها باستخدام طريقة الغربلة لزيادة نسبة الخلايا الكبيبية المعزولة التي تم استردادها، بما في ذلك مجموعة نادرة من PECs التي لم يتم التقاطها في دراسات scRNAseq السابقة.9،22،51 بالإضافة إلى ذلك تم تحديد جميع أنواع الخلايا الرئيسية في الكلى. يوفر هذا التحديد الفرصة للدراسات المستقبلية لتقييم التغييرات النسخية الناجمة عن إصابة الخلايا الرجلية في الكلية بأكملها، مما سيؤدي إلى تعميق فهم أحداث النسخ على مستوى الكلى التي تؤدي إلى تطور مرض الكلى المزمن.

ثالثًا، تشير البيانات إلى أن نموذج iCTCFpod / mouse يلخص العديد من جوانب الأمراض البشرية على المستوى النسخي، بما في ذلك التعبير التفاضلي للجينات المهمة لالتزام الخلايا البودوسيتية بروابط GBM وprosurvival الاستبدادية. نظرًا لأن التزام خلايا البودو بـ GBM أمر بالغ الأهمية لوظيفتها، فإن التنظيم الأعلى لـ Col4a5 والجينات الأخرى في برامج جينات التصاق الخلايا يدعم نموذجًا تستجيب بموجبه الخلايا البودو للإصابة الأولية عن طريق زيادة الالتزام بـ GBM. الطفرات البشرية في جينات الالتصاق البؤري البودوسيت، بما في ذلك جينات الهيكل الخلوي للأكتين، والكولاجين من النوع الرابع، والإنترينات، جميعها متورطة في FSGS و/أو المتلازمة الكلوية. علاوة على ذلك، كشف تحليل مستقبلات يجند أن جزيئات الإشارة المتورطة في DKD البشري هي تعطلت أيضًا في نموذج الماوس CTCF (على سبيل المثال، BMP4 وCol4a1).41،42،44 لاحظنا أيضًا خلل التنظيم في اثنين من الروابط الرئيسية المؤيدة للبقاء على قيد الحياة، Vegfa وPdgfb، والتي تم تحديد أدوارها بشكل جيد في المختبر وفي الجسم الحي، والتعديلات في تعبيرها و/أو نشاطها ارتبطت بأمراض الكلى البشرية، مثل اعتلال الأوعية الدقيقة الخثاري وDKD.54 على وجه التحديد، العلاج المضاد لـ VEGF، وهو علاج شائع للسرطان، يؤدي إلى اعتلال الأوعية الدقيقة الكلوية الخثاري،55 ويزداد تعبير Pdgfb في الإنسان. عينات خزعة الكلى من المرضى الذين يعانون من DKD والتهاب كبيبات الكلى التكاثري مسراق الكبيبات.56e58 مجتمعة، تدعم هذه البيانات فكرة أن نموذج iCTCFpod / الفأر قد يقدم ملفًا نصيًا مخلصًا بشكل معقول للتغيرات الكبيبية المبكرة ذات الصلة بالعديد من أمراض الكلى البشرية.

شكر وتقدير

نشكر أفيف ريجيف، وأوريت روزنبلات روزين، وأعضاء مجموعة ريجيف على النصائح المستمرة بشأن تكنولوجيا الخلية الواحدة والنهج الحسابية، ومنصة Broad GP لخدمات التسلسل.

مساهمات المؤلف

صممت ARC وJM وAG التجارب؛ أجرى ARC تجارب على الحيوانات، بمساعدة YZ وأجرى MSMARC تحليلًا حسابيًا لبيانات تسلسل الحمض النووي الريبي (RNA) أحادية الخلية؛ قامت LN بإنشاء وتسلسل 10 مكتبات؛ أجرى JM تجارب HCR؛ أجرى HC التحليل الحسابي لـ HCR للقياس الكمي؛ قام AG بتوجيه المشروع. وكتب ARC وAG المخطوطة. قرأ جميع المؤلفين المخطوطة وعلقوا عليها ووافقوا عليها.

مراجع

1. ويبستر إيه سي، ناجلر إي في، مورتون آر إل، ماسون بي:مرض الكلى المزمن. لانسيت 2017، 389:1238e1252

2. سكوت آر بي، Quaggin SE: سلسلة المراجعة: بيولوجيا الخلية للترشيح الكلوي. جي سيل بيول 2015، 209:199e210

3. غريكا أ: علم الوراثة البشريةالمتلازمة الكلويةوالبحث عن الطب الدقيق. Curr Opin Nephrol Hypertens 2016، 25:138e143

4. Kriz W، Shirato I، Nagata M، LeHir M، Lemley KV: استجابة خلية البودوسيت للإجهاد: لغز محو عملية القدم. آم جي فيزيول رين فيسيول 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: عامل نمو بطانة الأوعية الدموية مطلوب وجود إشارة في حجرة الخلايا البطانية هجرة الخلايا مسراق الكبيبة والبقاء على قيد الحياة. جي آم سوك نيفرول 2006، 17: 724e735