空間組學研究揭示腎臟結構發育及穩態維持的機制

中國科學院生物物理研究所劉江研究組與中國農業大學柯玉文研究組近期構建了小鼠腎臟的單細胞空間轉錄組圖譜，揭示了細胞通訊在腎臟結構建立與維持過程中的調控作用。相關論文于1月17日發表于《創新》（The Innovation）。

腎臟是哺乳動物重要的代謝器官，由腎單位和集合管系統共同組成，在血壓調節和尿液生成方面發揮關鍵作用。腎臟結構異常往往與先天性畸形及慢性腎病密切相關。數據顯示，先天性腎發育異常在新生兒中的發病率高達1.6‰，但目前對腎臟結構形成過程及其分子基礎尚未有完整、系統的解析。

研究團隊發現，腎臟發育過程中涉及40種與細胞遷移相關的細胞間通訊。與傳統腎臟的皮質-髓質兩層模型不同，研究團隊發現腎臟在發育過程中逐步形成五層結構。其中，遷移相關的細胞間通訊驅動了這一復雜結構的建立，特別是ephrin-A5（Efna5）在髓質三層結構的形成過程中發揮關鍵作用。五層結構中特定細胞類型的空間分布及基因表達模式可能增強腎臟對低氧和高滲環境的適應能力。此外，研究團隊還發現Frizzled 4 受體（Fzd4）對亨氏管（Loop of Henle）U型結構的形成至關重要。在成體階段，腎臟趨于穩態，研究團隊僅檢測到3種遷移相關的配受體對，并且由于最外層祖細胞的缺失，最終形成穩定的四層結構。

該工作生成了首個單細胞分辨率的小鼠腎臟時空轉錄組圖譜，揭示了細胞間通訊在器官從發育期的結構建立到成體穩態維持中的核心作用，為未來器官再生研究提供了重要的理論依據。

相關論文信息：https://doi.org/10.1016/j.xinn.2024.100767