技术研发
鹍远生物联合创始人张鹍教授参与发布人类肾脏“高清地图”
2023-08-29
来源：鹍远生物
日前，国际著名科学周刊《自然》（Nature）刊载了一篇题为《人体肾脏中健康和受损细胞状态及生态位图谱》（An atlas of healthy and injured cell states and niches in the human kidney）的封面专题论文[1]。这是目前为止规模最大的人体肾脏单细胞研究，集合了百余位研究人员的智慧，获得了迄今为止最全面的人体肾脏单细胞数据，建立了第一个人类肾脏的多维单细胞参考图谱。鹍远联合创始人、美国加州大学圣地亚哥分校教授张鹍是这项重磅研究的主要参与者之一，也是这篇论文的共同通讯作者。
图源：Nature
图源：Nature
人体肾脏含有大约一到两百万个肾单位，其功能是过滤血液中的代谢废物，并通过肾小管的再吸收来维持身体各种代谢物的平衡。
每个人的肾小球数量在 25 岁左右就达到峰值，之后会随着年龄增长逐渐降低。肾脏的过滤和再吸收功能也慢慢降低。环境因素比如饮食中过多的重金属离子，以及急性慢性疾病的影响比如尿道感染、糖尿病、高血压等会加速肾功能的退化，最终导致需要透析或肾移植。
近年来，由于糖尿病引起的肾功能衰竭的患者数量增加较快。但目前大部分的肾脏疾病缺乏有效的药物医治，主要原因之一就是对肾功能衰竭过程的细胞和分子机制了解得仍然有限。
当下，在针对肾功能的临床评估中，人们主要依据尿液中肌酐浓度的估算。但这只是一种间接的推算，并不是直接测量肾脏功能。肌酐是内肌肉产生的，其浓度还受到身体肌肉比例的影响，不一定直接与肾功能相关。
基于此，研究人员开展了本次课题。他们收集了一系列的健康人和不同肾病患者的组织样本，通过 RNA 和表冠遗传学水平的单细胞测序、空间转录组测序、以及多维度的荧光成像技术，对肾脏中每一个细胞类型和亚类进行标准化标注和命名，并将这些细胞都定位到肾脏的组织学结构上。
图源：Nature
通过对比病人组织与正常人组织，他们发现了一系列仅在肾病组织出现的细胞亚类。在对这些细胞进行分析之后，课题组找到了与病情发展有关的一系列分子调控通路。其中，两种肾小管上皮细胞亚类受到的影响最大。
根据这些细胞的一些异常表达的基因，研究人员开发一个定量的指标，它可以有效评估肾病的严重程度。通过这个评分系统，甚至可以预测病人在 5-7 年以后肾功能的状况。
图源：Nature
张鹍教授表示：“总体来说，这项研究有三个重要意义。首先，它建立了人体肾脏的单细胞参考图谱，能为各种研究提供蓝图。第二，它发现了参与肾脏病变过程中特异的细胞亚类，并揭示了相关的分子通路，为以后药物治疗的开发奠定了基础。第三，它找到了更精确评估肾功能的定量指标，能够有效估测病情发展。”
张鹍教授：鹍远生物联合创始人
甲基化测序和单细胞测序全球专家
美国加州大学圣地亚哥分校生物工程系终身教授
国际医学与生物工程院会士
美国医学与生物工程学会会士
德克萨斯大学遗传学博士，哈佛大学George Church 教授博士后
参考资料：
[1]Lake , B.B .,Menon,R.,Winfree,S.et al.An atlas of healthy and injured cell atates and niches in the human kidney . Nature 619 , 585-594 (2023).https://doi.org/10.1038/s41586-023-05769-3
