人类肾脏的参考组织图谱

包括Jens Hansen、Rachel Sealfon、Rajastree Menon在内的一组研究人员及其肾脏精准医学项目的同事，以单细胞分辨率建立了与医疗保健相关的现有特定人类肾脏组织图谱。他们将细胞、通路和基因的参考图谱整合到现有产品中，从而改进了图谱。这些新增的部分涉及未受影响的肾切除组织和正常的人体活检。团队的目标是单细胞核转录组学包括sub-segmental激光显微解剖转录组学而且蛋白质组学识别这些基因，通路和细胞。结果描述了肾脏相对于其生理功能的细胞水平功能组织，然后将细胞亚型与基因、蛋白质、代谢物和途径联系起来。沿着肾元的信使RNA水平与亚节段生理活性很好地一致，为具有聚合临床表型的多种分子机制的肾脏疾病分类提供了参考图谱框架。

参考人类肾脏图集

肾脏维持多样化的细胞群，并通过调节液体和电解质平衡来促进生理稳态，渗透性肾元是肾脏的基本组织单位，嵌在间质中，间质包含21万至270万个肾元。肾元和间质维持多个细胞类型形成血管和毛细血管，包括内皮细胞而且血管平滑肌细胞，以及一系列的免疫细胞．研究人员一直致力于在肾脏组织中发展结构-功能内表型关系，以了解器官的生理学和病理生理学。在这项研究中，Hansen等人研究了56名成年人人类被试，并分析了80,289个单细胞。科学家们构建了肾脏中不同细胞类型的图谱，以及这些细胞类型的分子实体和功能通路，形成了独特的参考人类肾脏图谱。该研究的数据可以下载为交互式细胞图谱为了解肾脏疾病状态提供一个起点，并计划一个新的功能背景，以推动新的分子分类肾脏疾病．

肾脏精确医学项目(KPMP)联盟

为了建立参考地图集，科学家们首先进行了各种组学数组以及不同部位的低通量成像实验。研究中使用的标本没有显示出任何疾病的结构性迹象，均来自捐赠者和移植受者的肾切除术和活检。基于共享的组织样本，Hansen等人进行了四项转录组、两项蛋白质组、两项成像和一项空间代谢组学组织分析。研究人员随后整合了多种转录组审问方法，以显示分析之间的一致性和技术协同作用。结果证实了所有已知的主要肾组织细胞类型的肾元和多种免疫细胞。该小组采用了额外的独立方法来改进地图集框架。

结合蛋白质组学和转录组学分析

Hansen等人通过两种不同的蛋白质组学分析进行了亚段特异性蛋白质表达谱，以在研究中产生生物学上的互补描述。检测结果确定蛋白表达在肾小球而且tubulointerstitium，以及近端小管。他们专注于足突细胞/肾小球并将近端小管细胞在工作期间和子分段成四个转录组数据集。基于聚类数据集，他们很容易识别出与适当解剖区域相关的基因或蛋白质组。结果强调了基因或蛋白质的相对表达水平的意义，以指示肾脏的相应解剖区域。多个数据集的组合提高了结果的准确性。研究小组进一步将成像分析整合到实验中，沿着肾元和间质排列不同的细胞亚型，以记录区域的顺序遇到肾小球滤液．

在细胞分辨率下生理功能的分子基础

在建立了转录组学、蛋白质组学和成像数据集的一致性后，Hansen等人整合数据来识别细胞类型特异性的功能通路和网络模块。他们使用单细胞和单核RNA测序数据集的单独分析，通过识别表达基因的通路。这项工作有助于从肾脏中鉴定不同类型细胞的功能能力。进一步的结果确定了他们为不同类型的细胞分配通路和生理功能的准确性。该团队对每种细胞类型或亚型的前300个显著基因和蛋白质标记进行了动态富集分析分子生物学的细胞本体分析．他们获得了不到300个显著标记，因此将它们用于下游分析，并绘制了它们预测的通路，以创建肾脏中所有主要细胞类型的通路活性的详细地图。结果确定了许多已知的肾细胞类型的细胞活动。

识别易受肾损伤的部位

科学家们还研究了不同的能量产生途径细胞沿着肾单位的肾小管，通过生成代谢途径的集中本体。他们绘制了参与有氧和无氧能量产生的不同路径的表达模式，以及不同水平的氧气可用性在肾元的不同部位．通过比较，他们确定了对缺氧引起的肾损伤易感性较高的区域。代谢途径的分子图谱通常提供了一个基本的前景，以了解肾脏在临床环境中由于缺氧造成的损伤。研究小组进行了研究，以确定过滤后的离子或小分子在肾元特定部分的再吸收或在输尿管中排泄的百分比。由于一些肾元段包含多种细胞类型，具有不同的重吸收机制，他们重点研究细胞类型特有的转运机制．因此，细胞图谱首次提供了钠重吸收的详细图像，与实验重吸收谱一致。

展望:临床环境

通过这种方式，Jens Hansen, Rachel Sealfon, Rajastree Menon和同事们整合了多种类型的组学数据来描述多种亚细胞过程和通路单细胞的决议．这些结果强调了从能量代谢的不同分子变化中获得聚合临床表型的可能性。这些变化可以在个体患者中进行绘制，以便在疾病期间进行更好的分类。

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