单细胞转录体再揭肾脏病神秘面纱

肾脏是一个非常复杂的器官，它并非是一个简单的过滤器，它需要借由许多高度特化的细胞类型之间复杂的相互作用，以提取废物、平衡体液、形成尿液、调节血压以及分泌激素。因此，若要了解肾脏，就必须先了解它的所有细胞的类型和亚型以及这些细胞如何维持健康或与疾病的关系。

近日，宾州大学佩雷尔曼医学院（University of Pennsylvania, Perelman School of Medicine）Katalin Susztak 医学博士的研究团队透过单细胞转录体（single-cell transcriptomics）来找出肾脏病的潜在细胞标靶，该研究刊登于《Science》期刊上。

该研究团队对健康小鼠肾脏的 57979 个细胞，进行单细胞 RNA 定序，然后他们依其蛋白尿（proteinuria）、血压调节、慢性肾脏疾病（chronic kidney disease, CKD）、肾结石（nephrolithiasis）和肾小管酸中毒（renal tubular acidosis）相关的基因表现，追踪到特定的细胞。

该研究团队还发现小鼠的集尿管会产生一种能在二种不同状态之间转换的新型细胞，而且当这种转变发生错误时，小鼠可能会产生代谢性酸中毒等不良反应。接着，他们透过计算细胞轨迹分析（computational cell trajectory analysis）和活体内谱系追踪（in vivo lineage tracing）发现，间介细胞（intercalated cell）和主细胞（principal cells）经历由 Notch 讯息传递介导的转变。此外，他们进一步从 Susztak 博士管理的人类肾脏生物数据库（human kidney biobank）中，取得大量群组患者样本并进行分析。结果显示，上述细胞状态相互转换的状况，也会发生在人类肾脏病患者中，而且当肾脏无法从体内清除足够的酸时，就会导致酸中毒。

Susztak 博士表示，该研究为肾脏生理学和疾病提供了全新的见解，肾脏中的每个细胞似乎都具有独特且非冗余的功能，而且当人体特定肾细胞发生功能障碍，会呈现出相对应的症状。透过他们的研究方法，人们开始了解单细胞表现能反映出肾脏病的病情发展。她也进一步表示，该研究结果，将帮助他们更了解不同种类肾细胞在正常肾功能和疾病形成过程的动态变化所扮演的角色。结合现有知识，该研究结果也能提供未来的研究一个新的方向，以找出慢性肾脏疾病的根本原因。此外，当肾脏病形成时，细胞特征会改变，表示会“重新编程”肾脏，所以他们未来的目标，是找到解决这种重新编程的方法。

延伸阅读：揪出细胞层次里的致病真凶：单细胞 RNA 定序结合微流体技术

文 / Parker Yang

参考资料：
1. Suszták K, et al. Science. 2018 Apr 5. doi: 10.1126/science.aar2131.
2. https://www.news-medical.net/news/20180406/Penn-research-provides-unprecedented-insight-into-kidney-physiology-and-disease.aspx
3. https://www.genengnews.com/gen-news-highlights/kidney-diseases-traced-to-molecularly-defined-cell-types/81255679