观察单个细胞显示急性肾损伤的关键过程

急性肾损伤)是一种常见的并发症相关的各种疾病,尤其是影响患者在重症监护病房。然而,AKI机制不完全理解。就在最近,一个跨学科的研究团队利用单细胞测序技术来发现与阿基相关的分子过程。

报告在基因组医学和肾脏国际小说,他们描述基因表达模式的受伤肾细胞可能导致新的治疗方法和策略对生物标志物的发现。研究进行了柏林夏洛蒂之间的密切合作;柏林医学系统生物学研究所(BIMSB)马克斯·德尔布吕克中心;德国柏林风湿病研究中心(DRFZ),莱布尼兹研究所;和汉诺威医学院。

肾脏是最重要的器官之一人体。他们过滤血液中的废物,控制体液成分和血压,影响能量代谢,产生重要的激素。如果肾脏功能是受损的情况AKI-there可以严重后果。

“阿基是一个频繁和严重的并发症危重病人,影响到大约一半的重症监护室的病人,”Jan Klocke博士说查利特的肾脏学以及医疗重症监护。“条件是常常被低估,尽管阿基与死亡率增加有关,患者可以受到永久性的伤害,甚至肾功能完全丧失。”

阿基可以伴随各种疾病。它经常发生在与COVID-19等心血管疾病或严重的传染病,但也在手术干预或与药物治疗。通常没有具体的治疗方案。

“我们试着稳定影响病人,但到目前为止,它通常是不可能扭转破坏过程与靶向治疗肾脏,“Hinze博士说,在监督中发挥了关键作用的一个研究查利特和马克斯·德尔布吕克中心以及现在汉诺威医学院工作。

“到目前为止,一直知之甚少,肾脏细胞机制在起作用。我们的研究的目的是要阐明这一点,提高治疗的长期目标提供给我们的患者在诊所。”

阿基通常是由肾脏血液供应不足,导致细胞不再接收足够的氧气和养分和与压力反应。细胞进入一种报警模式,产生信号物质可导致炎症和重塑过程(纤维化)在周围组织。

众所周知从动物模型研究上皮细胞——细胞的肾tubules-are与这些炎症和纤维化的过程。这是演示了使用一种新型的艺术称为单细胞测序的方法,使研究人员能够创建一个详细的成千上万的分子基因表达谱单个细胞。但是发生了什么细胞水平上在人类阿基?

这个问题由Hinze和Klocke博士博士领导的研究小组开始着手调查。最近发表的两项研究是最早研究分子过程在阿基使用单细胞技术在人类肾脏细胞。科学家们研究了细胞从组织和尿液样本超过40例和分析超过140000细胞的分子模式使用最先进的生物信息学方法。

“单细胞测序允许我们几乎放大每个细胞,看看哪些基因活跃在该细胞在那个时间点上,“Hinze博士解释道。“从这,我们可以确定特定的肾脏细胞目前运转正常,压力,或即将死去。这种先进的技术让我们了解阿基在前所未有的细节。”

团队也能够显示肾脏的不同细胞类型的反应完全不同,阿基与最强的反应观察肾小管的上皮细胞。这些是肾脏的最小功能单元,包括几个部分。从动物模型,特定早期肾小管的上皮细胞部分主要是受阿基的影响。

然而,最新的研究结果对人类肾脏细胞显示,几乎所有的小管的上皮细胞部分参与损伤过程。

“这再次显示出是多么重要,我们研究人类系统和学习更好的了解他们“Hinze博士说。“在不同类型的上皮细胞,我们能够识别特定的分子模式发生在所有的AKI患者,但在个人的丰度。在未来,这些发现可以帮助医生更好地评估严重疾病进展的风险。”

在临床实践,医生需要一个快速、非侵入性的和精确的试验方法明确诊断AKI处于初期阶段。为了接近这对未来愿景,Klocke博士开始寻找在尿液中上皮细胞。几乎没有细胞存在于健康人的尿液。

但在那些阿基,从肾小管上皮细胞分离并分泌到尿液。然而,由于长时间细胞不会生存在尿液,初步怀疑是否有细胞仍然是完整和是否他们的分子状态甚至可以测量使用单细胞测序。

“我们处理四到六小时内尿液样本,它工作很好,“Klocke博士说。的人员能够确定的部分肾小管细胞来自和遗传程序激活肾脏损害。

”细胞所提供的资料尿液样本匹配相应的细胞从组织样本,“Klocke博士说。“因此,尿液为我们提供了一个简单和便于患者使用方法获得样品的材料进行进一步调查以确定生物标志物,从长远来看,可能减少甚至替代肾脏活检。”

当前的两项研究,该研究小组提供了全新的见解阿基的细胞机制使用单细胞测序以及承诺为未来的诊断程序和个性化的治疗方法。在进一步的研究中,他们计划招收更多的患者,探讨细胞反应在不同基础疾病,和其他发现阿基使用细胞培养的基本分子机制。