腎臓糸球体の単細胞トランスクリプトームプロファイリングにより、主要な細胞タイプと損傷に対する反応が明らかになった

Single-Cell Transcriptome Profiling of the Kidney Glomerulus Identifies Key Cell Types and Reactions to Injury.

• Jun-Jae Chung
• Leonard Goldstein
• Ying-Jiun J Chen
• Jiyeon Lee
• Joshua D Webster
• Merone Roose-Girma
• Sharad C Paudyal
• Zora Modrusan
• Anwesha Dey
• Andrey S Shaw

抄録

背景:

糸球体は特殊な毛細血管床であり、尿の産生やBPコントロールに関与しています。糸球体損傷はCKDの主な原因であり、流行しており、治療法の選択肢がありません。単細胞トランスクリプトミクスは、腎臓などの複雑な臓器を特徴づける能力を飛躍的に向上させました。しかし、糸球体の細胞は、その数の少なさと扱いにくさから、これまでの単細胞腎研究では、ほとんどの場合、その存在が知られていませんでした。

BACKGROUND: The glomerulus is a specialized capillary bed that is involved in urine production and BP control. Glomerular injury is a major cause of CKD, which is epidemic and without therapeutic options. Single-cell transcriptomics has radically improved our ability to characterize complex organs, such as the kidney. Cells of the glomerulus, however, have been largely underrepresented in previous single-cell kidney studies due to their paucity and intractability.

方法:

単細胞RNAシークエンシングにより、健康なマウスと4種類の疾患モデル（腎毒性血清腎炎、糖尿病、ドキソルビシン毒性、CD2AP欠損症）の糸球体の細胞の種類を包括的に特徴付けた。

METHODS: Single-cell RNA sequencing comprehensively characterized the types of cells in the glomerulus from healthy mice and from four different disease models (nephrotoxic serum nephritis, diabetes, doxorubicin toxicity, and CD2AP deficiency).

結果:

糸球体の全細胞タイプを教師なしクラスタリング解析を用いて同定した。中膜細胞、求心性および流出性動脈の血管平滑筋細胞、頭頂部上皮細胞、および3種類の内皮細胞の新規マーカー遺伝子および遺伝子シグネチャーが同定された。疾患モデルの解析により、腎毒性免疫傷害後のポッドサイトにおけるヒッポ経路の急性活性化を含む糸球体における細胞型特異的応答および傷害型特異的応答が明らかになった。YAPまたはTAZを条件付きで欠失させると、傷害に対する応答として、糸球体硬化症が悪化するだけでなく、より重度で長期化した蛋白尿が生じた。

RESULTS: All cell types in the glomerulus were identified using unsupervised clustering analysis. Novel marker genes and gene signatures of mesangial cells, vascular smooth muscle cells of the afferent and efferent arterioles, parietal epithelial cells, and three types of endothelial cells were identified. Analysis of the disease models revealed cell type-specific and injury type-specific responses in the glomerulus, including acute activation of the Hippo pathway in podocytes after nephrotoxic immune injury. Conditional deletion of YAP or TAZ resulted in more severe and prolonged proteinuria in response to injury, as well as worse glomerulosclerosis.

結論:

健康なマウスと傷ついたマウスの糸球体の単細胞トランスクリプトームプロファイルを高分解能で網羅的に作成することで、新たな疾患関連遺伝子や経路を同定するためのリソースを提供します。

CONCLUSIONS: Generation of comprehensive high-resolution, single-cell transcriptomic profiles of the glomerulus from healthy and injured mice provides resources to identify novel disease-related genes and pathways.

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