Transkriptomik Sel Tunggal Mengungkap Interaksi Sel-Sel Filter Ginjal yang Terganggu Setelah Cedera Podosit Dini dan Selektif Ⅲ

Diskusi

Disfungsi podositDankehilanganadalahpenyebab banyak penyakit ginjal progresif. Penelitian ini menggunakan scRNAseq untuk membedah jaringan transkripsional dan crosstalk seluler dikompartemen glomerulussegera setelah induksi cedera podosit selektif. Penelitian ini memanfaatkan model tikus iCTCFpod / pada 1 minggu setelah induksi untuk menghasilkan peta sel tunggal dari filter ginjal pada tahap awal penyakit.cedera podosit. Studi komprehensif sel glomerulus ini, yang merupakan penelitian pertama yang mengevaluasi dampak gangguan genetik spesifik dan selektif, telah mengungkapkan empat wawasan penting tentangpenyaring ginjaldalam kesehatan dan penyakit.

HERBAL BARU UNTUKDISFUNGSI PODOSIT

Pertama, scRNAseq dilakukan setelah 1 minggu pengobatan doksisiklin untuk menginduksi penghapusan CTCF pada iCTCFpod/hewan guna mendeteksi perubahan transkripsi paling awal yang terjadi setelah cedera podosit. Meskipun kuantifikasi podosit dengan analisis gambar menunjukkan perbedaan statistik dalam jumlah podosit di WT dan iCTCFpod/glomeruli setelah 2 minggu pengobatan doksisiklin,13 penurunan podosit di iCTCFpod/glomeruli diamati bahkan setelah 1 minggu induksi doksisiklin. Temuan ini menunjukkan bahwa gangguan program transkripsional yang penting untuk kelangsungan hidup podosit mendahului cedera dan kehilangan podosit yang terdeteksi secara histologis dan menyoroti kekuatan scRNAseq dalam membedakan perubahan halus yang dapat terlewatkan oleh analisis logika histo. Pada tingkat tinggi, temuan ini menunjukkan bahwa upaya untuk mengembangkan terapi perlindungan podosit harus fokus pada pencegahan cedera podosit sedini mungkin selama penyakit terjadi.

Kedua, pengayaan glomeruli dari seluruh ginjal menggunakan metode pengayakan digunakan untuk meningkatkan proporsi sel glomerulus terisolasi yang diperoleh kembali, termasuk populasi PEC langka yang belum ditangkap dalam studi scRNAseq sebelumnya.9,22,51 Selain itu , semua jenis sel utama ginjal diidentifikasi. Identifikasi ini memberikan peluang bagi penelitian di masa depan untuk mengevaluasi perubahan transkripsional yang disebabkan oleh cedera podosit di seluruh ginjal, yang akan memperdalam pemahaman tentang peristiwa transkripsional di seluruh ginjal yang mengarah pada perkembangan CKD.

Ketiga, data menunjukkan bahwa model iCTCFpod / mouse merekapitulasi banyak aspek penyakit manusia pada tingkat transkripsional, termasuk ekspresi diferensial gen yang penting untuk kepatuhan podosit terhadap GBM dan ligan prosurvival autokrin. Karena kepatuhan sel podo terhadap GBM sangat penting untuk fungsinya, pengaturan Col4a5 dan gen lain dalam program gen adhesi sel mendukung model di mana podosit merespons cedera awal dengan meningkatkan kepatuhan terhadap GBM. Mutasi manusia pada gen adhesi fokus podosit, termasuk gen sitoskeleton aktin, kolagen tipe IV, dan integrin, semuanya terlibat dalam FSGS dan/atau sindrom nefrotik.52,53 Lebih lanjut, analisis reseptor ligan mengungkapkan bahwa molekul pemberi sinyal yang terlibat dalam DKD manusia adalah juga terganggu dalam model tikus CTCF (misalnya, BMP4 dan Col4a1).41,42,44 Kami juga mengamati disregulasi dua ligan prosurvival autokrin utama, Vegfa dan Pdgfb, yang perannya telah ditetapkan secara in vitro dan in vivo, dan perubahan dalam ekspresi dan/atau aktivitasnya telah dikaitkan dengan penyakit ginjal manusia, seperti mikroangiopati trombotik dan DKD.54 Secara khusus, terapi anti-VEGF, pengobatan kanker yang umum, menyebabkan mikroangiopati trombotik ginjal,55 dan ekspresi Pdgfb meningkat pada manusia. sampel biopsi ginjal pasien DKD dan glomerulonefritis proliferatif mesangial.56e58 Secara keseluruhan, data ini mendukung gagasan bahwa model iCTCFpod/tikus mungkin menawarkan profil transkripsional yang cukup tepat mengenai perubahan glomerulus awal yang relevan dengan beberapa penyakit ginjal manusia.

Ucapan Terima Kasih

Kami berterima kasih kepada Aviv Regev, Orit Rosenblatt-Rosen, dan anggota grup Regev atas saran berkelanjutan mengenai teknologi sel tunggal dan pendekatan komputasi, serta platform Broad GP untuk layanan pengurutan.

Kontribusi Penulis

ARC, JM, dan AG merancang eksperimen; ARC melakukan percobaan pada hewan, dibantu oleh YZ dan MSMARC melakukan analisis komputasi data sekuensing RNA sel tunggal; LN menghasilkan dan mengurutkan 10 perpustakaan; JM melakukan eksperimen HCR; HC melakukan analisis komputasi HCR untuk kuantifikasi; AG mengarahkan proyek tersebut; dan ARC dan AG menulis naskahnya. Semua penulis membaca, mengomentari, dan menyetujui naskah.

Referensi

1. Webster AC, Nagler EV, Morton RL, Masson P:Penyakit ginjal kronis. Lancet 2017, 389:1238e1252

2. Scott RP, Quaggin SE: Seri review: biologi sel filtrasi ginjal. J Sel Biol 2015, 209:199e210

3. Yunani A: Genetika manusiasindrom nefrotikdan pencarian pengobatan presisi. Opini Curr Nephrol Hipertens 2016, 25:138e143

4. Kriz W, Shirato I, Nagata M, LeHir M, Lemley KV: Respon podosit terhadap stres: teka-teki penghapusan 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 endotel vaskular, pensinyalan di kompartemen podosit-endotel diperlukan untuk migrasi dan kelangsungan hidup sel mesangial. J Am Soc Nephrol 2006, 17:724e735