Heterogeneidad mieloide en la enfermedad renal revelada a través de la secuenciación de ARN de una sola célula

Resumen

La enfermedad renal representa una carga de salud global de prevalencia creciente y es un factor de riesgo independiente para la enfermedad cardiovascular. Las células mieloides son un compartimento celular importante del sistema inmunitario; se encuentran en el riñón sano y en cantidades cada vez mayores en el riñón dañado y/o enfermo, donde actúan como actores clave en la progresión de la lesión, la inflamación y la fifibrosis. Poseen una enorme plasticidad y heterogeneidad, adoptando diferentes características fenotípicas y funcionales en respuesta a los estímulos del medio local. Aunque esta complejidad inherente aún debe comprenderse completamente en el riñón, los avances en la genómica unicelular prometen cambiar esto. Específicamente, la secuenciación de ARN de una sola célula (scRNA-seq) ha tenido un efecto transformador en la investigación renal, lo que permite el perfilado y el análisis de los transcriptomas de células individuales con una resolución y un rendimiento sin precedentes, y la posterior generación de atlas celulares. En el futuro, la combinación de scRNA y RNA-seq de un solo núcleo con transcriptómica espacial de mayor resolución permitirá el mapeo espacial de la enfermedad renal de etiología variable para revelar aún más el patrón de las células inmunes y las células renales no inmunes. Esta revisión resume las funciones de las células mieloides en la salud y la enfermedad renal, el flujo de trabajo experimental está actualmente disponible para las tecnologías scRNA-seq y los hallazgos publicados que utilizan scRNA seq en el contexto de las células mieloides y el riñón.

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Rachel MB Bell y Laura Denby

Introducción

El riñón es un órgano complejo que realiza diversas funciones esenciales para la homeostasis fisiológica y, en consecuencia, los pacientes con enfermedad renal suelen presentar importantes complicaciones y comorbilidades (1,2). Las manifestaciones de la enfermedad renal son muy variadas y abarcan la lesión renal aguda (IRA), los trastornos autoinmunitarios y el rechazo de trasplantes renales, todos los cuales están directa o indirectamente mediados por el sistema inmunitario (3). Debido al aumento de la tasa de prevalencia, la enfermedad renal está teniendo un efecto importante en la salud mundial, como causa directa de morbilidad y mortalidad y como factor de riesgo importante de enfermedad cardiovascular (1). Las células mieloides son las células hematopoyéticas nucleadas más abundantes en el cuerpo y abarcan monocitos, macrófagos, células dendríticas (DC) y granulocitos. Las células mieloides constituyen un brazo crítico del sistema inmunitario y tienen diversas funciones (4). En el riñón, se ha demostrado que los macrófagos y las DC influyen sobre todo en la homeostasis de los órganos, las lesiones y los procesos de reparación después de diversas agresiones. Su función, espectro fenotípico e interacción con otras células inmunitarias y no inmunitarias son complejos y no se conocen por completo (3,5). Nuestra comprensión del sistema inmunitario ha avanzado gracias a la aplicación de tecnologías que permiten la resolución de células individuales, principalmente microscopía y citometría de flujo. La cantidad de parámetros que se pueden medir simultáneamente con estas tecnologías es limitada y depende del conocimiento previo de qué antígenos están presentes. En los últimos años, el progreso en la secuenciación de ARN de una sola célula (scRNA-seq), que tiene como objetivo medir los niveles de expresión de genes en las células de manera integral, ha transformado nuestra capacidad para perfilar las células inmunitarias (2,6,7)

Funciones de las células mieloides en la salud y la enfermedad renal

Las células mieloides tienen una naturaleza adaptativa, demostrando respuestas transitorias, diferenciación controlada, (re)ubicación en los tejidos y plasticidad en respuesta a diversos estímulos ambientales, ya sean homeostáticos o inflamatorios (4). Esto representa una complicación con respecto a su estudio dentro del riñón porque este importante órgano de hemofiltración ofrece un entorno desafiante que no es espacialmente uniforme, y se han informado diferencias en los tipos de células inmunitarias en la corteza y la médula renales (8,9). Los macrófagos son el tipo de célula mieloide más abundante en el riñón y, junto con las CD, coordinan las respuestas inflamatorias al material antigénico que se filtra libremente y protegen al riñón de infecciones (8). Es importante destacar que también están involucrados en el inicio y la progresión de la enfermedad renal y la subsiguiente regeneración tisular. Debido a esta diversidad, generalmente se sugiere que los macrófagos se dividen en fenotipos proinflamatorios (M1 o "activados clásicamente") y reparadores de tejidos (M2 o "activados alternativamente").

Sin embargo, esta caracterización está demasiado simplificada, no solo con macrófagos, sino también con DC que poseen una plasticidad inherente. De hecho, existe evidencia sólida de que las células mieloides asociadas a la enfermedad comparten genes marcadores característicos de características tanto proinflamatorias como antiinflamatorias (4,10). Las células inmunitarias generalmente se definen por diferentes marcadores de superficie celular, aunque los diferentes tipos de células mieloides tienen muchos marcadores en común; por lo tanto, a menudo se requerirán varios marcadores para identificar el tipo de célula de interés. Además, los marcadores pueden diferir entre especies (Cuadro 1). La inmunohistoquímica y la citometría complementaria se utilizan a menudo para identificar marcadores tanto intra como extracelulares (6). En ratones, los macrófagos residentes en los riñones (CD11bloF4/80hi) tienen un origen hematopoyético dual, que surgen del saco vitelino y de la hematopoyesis definitiva, con monocitos "patrulladores" Ly6Clo (CD14loCD16hi en humanos) (11–13). En condiciones inflamatorias, los monocitos Ly6Chi (CD14hiCD162 en humanos) se infiltran en el riñón y se diferencian en macrófagos (CD11bhiF4/80lo) (11–13). A pesar de estar limitada a alrededor de 16 parámetros y los problemas que surgen de la superposición espectral, la citometría en particular ha sido muy útil y representa la tecnología unicelular más básica, pero es poco probable que proporcione el espectro fenotípico completo de las células mieloides (6 ,7,10).

Descripción general de las tecnologías de secuenciación de una sola célula

Las técnicas de expresión génica de alto rendimiento, como micromatrices y RNA-seq a granel, han proporcionado una mejor comprensión de los transcriptomas de órganos complejos; sin embargo, sus requisitos de entrada de ARN tienen estudios limitados en poblaciones agrupadas. Como el riñón contiene 0,20 tipos distintos de células (incluidas poblaciones epiteliales, endoteliales, mesenquimales e inmunitarias), el perfil de expresión génica resultante del tejido renal refleja solo un promedio de estos constituyentes heterogéneos (14). Dentro del riñón, las células del túbulo proximal dominan en número y, por lo tanto, pueden oscurecer el perfil de expresión de poblaciones más raras. Las tecnologías de scRNA-seq han abordado estas limitaciones al permitir la investigación objetiva de transcriptomas de células individuales en una muestra determinada, con la generación de atlas celulares de componentes renales de mamíferos. En particular, la comunidad de investigación renal ha invertido en el acceso abierto y ha hecho que estos datos estén disponibles gratuitamente a través de sitios web (Tabla 2). Esto permite la evaluación imparcial de la heterogeneidad celular, la identificación de nuevos estados y subtipos celulares y las transiciones celulares dinámicas con una resolución y precisión muy altas (6, 14, 15).

Hasta la fecha, se han propuesto varias técnicas de scRNA-seq, y el desarrollo de nuevos protocolos es un área de investigación muy activa (según lo revisado por Li y Humphreys [16]). En general, todos los experimentos de scRNA-seq comparten un flujo de trabajo común: preparación de muestras, captura de células individuales, transcripción inversa y amplificación de transcriptomas, preparación de bibliotecas, secuenciación y análisis (Figura 1). El RNA-seq de un solo núcleo (snRNA-seq) es una alternativa cada vez más popular a scRNA-seq. Aquí, los núcleos se aíslan de las células y se utilizan para la secuenciación basada en gotas (14). Se ha informado que snRNA-seq tiene una detección de genes comparable a scRNA-seq en el riñón adulto y elimina las respuestas de estrés transcripcional inducidas por disociación en el riñón fibrótico inflamado. Además, es compatible con muestras congeladas pero captura células inmunitarias con menor eficiencia (19). La razón de esto sigue sin estar clara. Como tal, podría ser necesario aislar las células CD451, que solo representan del 2 al 17 por ciento de la población total de células renales (20), para obtener la mayor información posible sobre los leucocitos renales utilizando este método.

Se están desarrollando muchas otras técnicas unicelulares para permitir la medición directa de datos metabólicos, proteómicos o de microARN, que los enfoques scRNA-seq y snRNA-seq no proporcionan. En particular, ahora es posible la creación de perfiles de expresión simultánea de transcritos y proteínas de la superficie celular, como la expresión de ARN y secuenciación de proteínas (REAP) (21) y la indexación celular de transcriptomas y epítopos (CITE) mediante secuenciación (22), lo que permite la correlación de la expresión de proteínas con datos transcriptómicos. Además, el ensayo de cromatina accesible por transposasa (ATAC) con secuenciación permite la elaboración de perfiles de accesibilidad de la cromatina, lo que posibilita la investigación de la heterogeneidad epigenética (23). Recientemente se ha utilizado en combinación con snRNA-seq para identificar estados celulares únicos dentro del túbulo proximal y la rama ascendente gruesa en el riñón humano (24), y eventos clave de remodelación de cromatina y dinámicas de expresión génica asociadas con el desarrollo renal en ratones (Figura 2 ) (25).

Debido a que el riñón tiene diferencias regionales distintas, la localización anatómica y las interacciones intercelulares de las células son importantes; sin embargo, estos factores se pierden en gran medida al analizar células individuales disociadas. Las interacciones pueden deducirse un poco de los análisis de pares de receptor-ligando para quimiocinas y citocinas; sin embargo, se necesita la visualización directa de las relaciones espaciales entre las células para responder completamente a tales preguntas. Esto significa además que no es posible discriminar las poblaciones de leucocitos que se infiltran o residen en el riñón de las que pueden estar circulando a través de la vasculatura renal (6,15). La combinación de scRNA-seq y snRNA-seq con transcriptómica espacial puede mejorar este aspecto. De hecho, Ferriera et al. (26) utilizaron recientemente estas tecnologías complementarias para mapear espacialmente la firma transcriptómica en modelos AKI de ratón y demostraron cómo se puede aplicar esto a muestras humanas. Identificaron patrones de colocalización de células inmunes y epiteliales y, aunque la resolución es limitada, es probable que estas metodologías mejoren con el trabajo futuro.

Estudios de scRNA-Seq en salud renal

La anatomía celular integral del riñón normal es crucial para comprender completamente el desarrollo y la resolución de la enfermedad renal; sin embargo, hasta la fecha, los intentos de mapear completamente las poblaciones inmunes en el riñón sano son limitados. En 2018, Park et al. (2) proporcionó el primer y más grande scRNA-seq de células de riñón murino hasta ahora de riñón de ratón sano. Identificaron los principales subtipos de células que comprenden la nefrona y los tipos de células inmunitarias renales previamente conocidas, incluidos los macrófagos y neutrófilos residentes. Sin embargo, es posible que no se hayan detectado algunos subtipos mieloides, tal vez debido a que los tipos de células inmunitarias contribuyen en una pequeña proporción en el riñón no lesionado y/o debido a la preparación de la muestra porque aproximadamente el 25 % de las células no pasaron el control de calidad en este estudio.

Un estudio clave reciente usó scRNA-seq con citometría de flujo y masa para definir el panorama inmunitario global en riñones humanos adultos y fetales sanos, perfilando células a lo largo de la vida (9). Los fagocitos mononucleares (MNP), las células asesinas naturales (NK) y las células T fueron las más prevalentes, y se identificaron cuatro subconjuntos de MNP, neutrófilos, mastocitos y DC plasmocitoides (pDC) dentro del compartimento mieloide del riñón maduro. El grupo MNP estaba dominado por dos poblaciones de macrófagos derivadas de monocitos: una era transcripcionalmente similar a los monocitos clásicos CD141 y la otra a los monocitos no clásicos CD161. También contenía una población de DC (CDC) convencional y una población de macrófagos tisulares que estaba sesgada hacia un transcriptoma M2 antiinflamatorio que expresaba CD206. Además, los investigadores demostraron la localización anatómica de las células inmunitarias haciendo referencia a su trabajo con datos de secuenciación de ARN a granel disponibles públicamente generados a partir de regiones renales conocidas, lo que revela la distribución diferencial de los subconjuntos inmunitarios en la médula y la pelvis en comparación con la corteza. Se predijo que el análisis de las interacciones ligando-receptor, que indica la diafonía entre las células epiteliales e inmunitarias, localizaría los macrófagos antibacterianos y los neutrófilos en las regiones del riñón más susceptibles a la infección ascendente desde el tracto urinario. Esto está en línea con trabajos previos que mostraron que una alta concentración de sodio intersticial de la médula estimula la producción de quimiocinas por parte de las células epiteliales tubulares, lo que ayuda a posicionar a los macrófagos para contrarrestar la amenaza inmunológica que plantea la infección bacteriana ascendente (8). La capacidad para orquestar la localización de células inmunitarias en regiones específicas estuvo ausente en los riñones fetales, con la adquisición postnatal de firmas transcripcionales indicativas de funciones en la inflamación y la defensa inmunitaria (9). Otro estudio reciente de Menon et al. (27) identificaron células inmunitarias residentes en muestras humanas no enfermas de biopsias de nefrectomía tumoral, vigilancia y reperfusión; estos incluían dos grupos mieloides, aunque no se definieron en subtipos.

Los cambios dinámicos en el sistema inmunológico son un sello distintivo del envejecimiento (28). Recientemente, se realizó scRNA-seq en células .350,000 de varios órganos y tejidos tomados de ratones C57BL/6J pertenecientes a grupos de edad que oscilan entre 1 y 30 meses (29). Después del cálculo de la puntuación de diversidad global, se identificaron dos grupos de macrófagos renales cuya composición cambió significativamente con la edad. Un grupo estaba compuesto principalmente por células de ratones de 1- y 3-meses de edad enriquecidos con una firma antiinflamatoria (p. ej., Cq1a, Cd74, Cd81). Por el contrario, el otro grupo estaba compuesto principalmente por células de ratones 18-, 21-, 24- y 30-mes de edad que se asemejaban a un estado de macrófagos proinflamatorios (p. ej., Intgal, msrb1). En la actualidad, faltan estudios tan completos sobre el envejecimiento en humanos, pero será importante realizarlos en el futuro debido a que la prevalencia de la enfermedad renal aumenta con la edad (1).

Aunque se han realizado estudios en tejido humano y de ratón, existen deficiencias en la adquisición de suficientes muestras humanas frescas, lo que destaca la importancia de superar los problemas de traducción. Los estudios han identificado marcadores bien definidos de tipos de células mieloides en tejidos murinos, pero carecen de conservación entre especies. Un ejemplo bien conocido es F4/80 (codificado por adgre1), que se usa para identificar macrófagos residentes en tejidos en ratones pero no se expresa en poblaciones de macrófagos en humanos. Además, ahora se sabe que los marcadores que históricamente se usaban para diferenciar las CD de los macrófagos, como CD11c y MHCII, se expresan comúnmente en los macrófagos tisulares (28,30). Zimmermann et al. (31) utilizaron scRNA-seq para identificar un marcador específico de macrófagos renales entre especies. Las células CD451, con la población de linfocitos excluida, se aislaron de un ratón, rata, cerdo y riñón humano, revelando un grupo de células que expresan C1q. Otros análisis de scRNA-seq de tejido renal completo de ratones (2,10) y humanos (32) también han identificado este grupo que expresa C1q. En el grupo que expresa C1q, se identificaron nuevos marcadores de superficie Cd74 y Cd81 como posibles marcadores candidatos de macrófagos residentes en el riñón en todas las especies (31). Estos se validaron mediante análisis de citometría de flujo que mostraron que las células CD741CD811 eran más abundantes en los macrófagos residentes (CD11bloF4/80hi) en comparación con los macrófagos infiltrantes (CD11bhiF4/80lo), y confirmaron un intercambio mínimo con células derivadas de la médula ósea utilizando el modelo de ratón parabiótico. Se desconoce si estos candidatos varían a lo largo del curso de la inflamación. De hecho, la expresión de C1qa varió en 12 subconjuntos mieloides en nuestro estudio de obstrucción ureteral unilateral reversible (R-UUO) (10). En el futuro, será importante investigar más a fondo el efecto de la cepa del ratón para contextualizar los hallazgos. De hecho, las cepas de ratones de laboratorio endogámicas pueden ser muy divergentes en sus patrones de respuesta inmunitaria; por ejemplo, después de una lesión por reperfusión isquémica unilateral (IRI), se ha demostrado que los ratones 129/Sv tienen menos leucocitos infiltrantes que los ratones C57BL6/J (33).

Estudios de scRNA-Seq en lesiones y enfermedades renales

Durante el transcurso de las enfermedades renales se produce una afluencia de células mieloides dependiente de la fase y cambios en su fenotipo (34). Para definir el paisaje celular en la progresión de FRA a enfermedad renal crónica (ERC), Valle Duraes et al. (35) utilizaron scRNA-seq en un modelo IRI unilateral con o sin nefrectomía contralateral inmediata para estudiar la regeneración renal o la fifibrosis, respectivamente. Se identificaron siete grupos principales, incluidos macrófagos residentes e inflamatorios, neutrófilos/monocitos, DC/monocitos, células NK, células T y células B. El riñón sano estuvo dominado por macrófagos residentes, mientras que, después de la lesión, los macrófagos inflamatorios se expandieron significativamente y los macrófagos residentes desaparecieron, independientemente del modelo utilizado o del momento posterior a la lesión. Las poblaciones mixtas de neutrófilos/monocitos y DC/monocitos también se expandieron después de la lesión. En otro estudio, se utilizó snRNA-seq con un modelo IRI bilateral de LRA (36). Aunque los túbulos proximales fueron el foco aquí, se identificaron seis grupos de leucocitos: tres subtipos de macrófagos, DC, células T y células B. El análisis de ligando-receptor realizado en el grupo combinado de leucocitos sugirió cambios en la señalización de Ccl2 (tubulointersticio) a Ccr2 (leucocitos) a lo largo del tiempo; Los fibroblastos y las células endoteliales fueron los primeros tipos de células en señalar a los leucocitos, seguidos por la señalización leucocito-leucocito y el aumento de la señalización Ccl2-Ccr2 de los túbulos proximales que no se repararon a los 2 días y 6 semanas después de la lesión. Los grupos de macrófagos primero y segundo son probablemente macrófagos residentes e inflamatorios según marcadores como F13a1 y Vcan. El tercer grupo expresó altos niveles de Mmp12, una metaloproteinasa específica de macrófagos, y Gpnmb, un regulador negativo de la inflamación propuesto para promover la polarización M2. Este y el grupo DC fueron más abundantes a las 2 y 6 semanas después de la lesión cuando el riñón se encuentra en la fase de reparación. Nuestro grupo utilizó recientemente scRNA-seq en el modelo de ratón R-UUO, en el que la regresión de la fifibrosis tubulointersticial establecida, un sello distintivo de la ERC, se produce después de la reversión de la obstrucción (10). Curiosamente, también informamos un grupo de macrófagos que se encontraba únicamente en los riñones que habían sufrido una reversión de UUO; también se caracterizó por la expresión de Mmp12 y receptores scavenger, incluidos Gpnmb y Mrc1. Anteriormente informamos un profago Mmp121 mac similar en el hígado durante la resolución de la enfermedad hepática (37). Aunque estas células Mmp121 se mapearon en macrófagos en la base de datos del Proyecto del Genoma Inmunológico, se parecían morfológicamente a los monocitos y expresaron niveles altos de Ccr2 pero niveles bajos de F4/80 por inmunofluorescencia. Además, su transcriptoma está más estrechamente alineado con los monocitos que se infiltran en el riñón durante la recuperación de IRI. Descubrimos que los monocitos derivados de la médula ósea que se alimentaron con colágeno marcado con FITC aumentaron su expresión de Mmp12 y Gpnmb, lo que sugiere que la fagocitosis del colágeno puede inducir la expresión de estos marcadores.

En nuestra caracterización de las células mieloides en la lesión y reparación renal, identificamos otros once subconjuntos de células mieloides en el modelo R-UUO, incluidos algunos con un fenotipo novedoso. Esto se hizo únicamente mediante la integración de scRNA-seq basado en gotas y placas con enlace de índice para mapear los subconjuntos en puertas de monocitos y macrófagos en citometría de flujo (10). Se identificaron tres grupos de monocitos: subtipos patrulleros e inflamatorios, y un subtipo "profibrótico" único que expresaba Arg1 que estaba presente exclusivamente en el día 2 de OUU (fase de lesión aguda). Estas células Arg11 expresaron marcadores de monocitos inflamatorios Ly6C1, incluidos Ccr2 y F13a1, aunque no Ly6c2. Además, se demostró que expresan genes de hipoxia, profibróticos y proinflamatorios, junto con genes que codifican componentes de matriz extracelular y reticuladores de matriz extracelular. Junto con una serie de pares de ligando-receptor revelados entre los monocitos Arg11 y las células mesenquimales, estos datos sugieren que las células Arg11 podrían derivarse de los monocitos Ly6C1 reclutados que se activan de forma aguda hacia un fenotipo profibrótico en el entorno hipóxico e inflamatorio del riñón lesionado. De hecho, hay oleadas de entrada de monocitos durante la lesión renal progresiva crónica (35).

Curiosamente, en un modelo de lesión renal debido a sepsis, un subgrupo de macrófagos mostró una mayor expresión de Arg1 en los puntos de tiempo posteriores a la lesión, aunque con marcadores de activación de macrófagos alternativos, como Mrc1 (38). Además, rastreamos el destino de las células inmunitarias circulantes reclutadas en el riñón mediante intercambio de sangre emparejado. Tiene ventajas sobre la parabiosis porque las células del donante persisten en grandes cantidades en la circulación durante un tiempo relativamente corto, lo que permite el seguimiento de las células en múltiples momentos después de la lesión o durante la resolución de la enfermedad. Al combinar intercambio de sangre emparejado, citometría de flujo y análisis de pseudotiempo, mostramos el reclutamiento temprano de monocitos de donantes en el riñón obstruido en el día 2 de OUU; en el día 7 de UUO, hicieron la transición a macrófagos CCR2hi con un transcriptoma casi idéntico a los macrófagos residentes. Otro trabajo es indicativo de que las células CCR21 son perjudiciales: en un modelo IRI con inactivación de CCR2, hubo una reducción en la expansión de los macrófagos renales F4/80 y la gravedad de la fifibrosis renal (5). Queda por determinar si estas nuevas poblaciones están presentes en todas las etapas en el contexto de la ERC; por ejemplo, ¿están presentes los macrófagos Mmp121 en los puntos tempranos de la lesión donde los mecanismos endógenos de reparación renal están activos e intentando repararse, o solo cuando hay una matriz cicatrizada sin un estímulo de lesión en curso? Dhillon et al. (39) realizaron un análisis de scRNA-seq en riñones de ratones sanos y fibróticos a partir de un modelo de nefropatía por ácido fólico. Se identificaron catorce grupos inmunitarios, en comparación con solo cinco en su estudio anterior (2), incluidos macrófagos, subgrupos de DC (CD11b1/2, PDC), granulocitos y linfocitos. Otro estudio comparó scRNA-seq y snRNA-seq en riñones de ratón obstruidos (fibróticos) en el día 14 de OUU. Ambos métodos tenían una detección de genes comparable; sin embargo, en comparación con scRNA-seq, snRNA-seq tuvo un sesgo de disociación reducido y respuestas de estrés transcripcional inducidas por disociación (19).

Aquí se identificó un grupo de macrófagos, aunque los investigadores identificaron un nuevo grupo de túbulos proximales "desdiferenciados" que expresaban numerosas citocinas proinflamatorias secretadas, incluidas Ccl2, citocinas proliferativas de macrófagos IL-34 y quimioatrayentes de neutrófilos Cxcl1 y Cxcl2. Este estudio, nuevamente, indica que snRNA-seq no es tan capaz como scRNA-seq para detectar poblaciones inmunes en riñones dañados e inflamados. De hecho, el mismo grupo realizó snRNA-seq en muestras de riñón diabético humano criopreservadas (40). Se encontró que los riñones diabéticos tenían un aumento en el número de leucocitos en comparación con los riñones de control, como se esperaba. Se detectaron monocitos, células plasmáticas, células T y células B; sin embargo, una población de macrófagos no lo era, a pesar de que el papel de los macrófagos en la diabetes tipo 2 está bien documentado (41). Los investigadores compararon además sus muestras diabéticas con conjuntos de datos de PBMC disponibles públicamente porque el número de leucocitos en las muestras de control era pequeño. Se observaron marcadores inflamatorios aumentados tanto en los monocitos CD141 diabéticos infiltrados como en los monocitos CD161. Recientemente, Kuppe et al. (42) generaron un mapa unicelular del riñón humano, centrándose en el tubulointersticio y el desarrollo de fifibrosis en la ERC. Sin embargo, en las células ordenadas CD102 (tubulares no proximales), se identificaron tres subtipos de macrófagos, monocitos, CD y mastocitos, al igual que las células NK, T y B. Los investigadores propusieron un modelo de trabajo de las vías involucradas en la fifibrosis renal, pero las células inmunitarias, que desempeñan un papel importante en la señalización profibrótica, estaban ausentes de este modelo, a pesar de que fueron capturadas. Ampliando aún más nuestra comprensión de las células inmunitarias en diferentes estados patológicos, un estudio describió el panorama inmunitario del riñón humano en pacientes con nefritis lúpica, una complicación frecuente del lupus eritematoso sistémico (43).

Se analizaron muestras de riñón de pacientes con nefritis lúpica y de controles sanos usando scRNA-seq. Esto reveló veintiún grupos inmunitarios, incluidos numerosos subconjuntos de células mieloides tanto en respuestas proinflamatorias como en respuestas de resolución de la inflamación: macrófagos inflamatorios CD161, macrófagos fagocíticos CD161, macrófagos residentes en tejidos, macrófagos M2-como CD161, CDC y pDC. Los macrófagos residentes en tejidos fueron el grupo dominante en los riñones sanos. Las células mieloides también se reconocen cada vez más como actores importantes en el rechazo de trasplantes. Dangi et al. (18) utilizaron scRNA seq para diseccionar la contribución de los subconjuntos de células mieloides al rechazo del trasplante de riñón en un modelo de ratón. Se identificaron trece grupos como tipos de células inmunitarias, incluidos dos subconjuntos de macrófagos, monocitos, pDC, cDC y una población de monocitos/macrófagos en transición. Como era de esperar, el número de células en todos los grupos de células inmunitarias fue el más alto en los riñones de rechazo, seguidos de los riñones tolerados, y fue notablemente más bajo y, a menudo, insignificante en los riñones ingenuos. Un grupo de macrófagos fue el segundo más abundante detrás de las células T. Curiosamente, entre los principales genes definidores de grupos, Axl se expresó exclusivamente solo por los grupos de macrófagos de los grupos de células mieloides infiltrantes de injertos 1 y 2, y el grupo de macrófagos / monocitos, pero no por ningún otro tipo de célula. Se encontró que los macrófagos Axl11 eran significativamente más altos en los riñones rechazados frente a los tolerados, y Axl promovió la diferenciación intrainjerto de macrófagos inflamatorios. En otro estudio de scRNA-seq, Wu et al. (32) analizaron una biopsia de aloinjerto renal de un receptor con rechazo agudo. Identificaron dos poblaciones distintas de monocitos, probablemente proinflamatorias y clásicas o intermedias, lo que respalda aún más el papel de las células mieloides en el rechazo renal en humanos.

Conclusiones

En los últimos años, la genómica unicelular (con scRNA-seq a la cabeza) ha proporcionado a los investigadores una nueva caja de herramientas experimental para diseccionar las funciones y las interacciones de los tipos de células individuales en la salud y la enfermedad. Está permitiendo la reevaluación de nuestra comprensión de la biología de las células mieloides en órganos complejos, incluidos aspectos de la ontogenia celular, la diferenciación, la homeostasis y la variedad de estados de activación. Esto es especialmente importante en el riñón, donde la heterogeneidad y la plasticidad de las células dentro del compartimento mieloide se reflejan tanto en condiciones homeostáticas como de enfermedad. Será importante la integración de conjuntos de datos de experimentos separados que utilizan muestras humanas; los humanos son genéticamente heterogéneos y tienen exposiciones ambientales variables, y la obtención de suficientes muestras puede ser un desafío. Esto también destaca la necesidad de continuar determinando la traducibilidad de nuestros hallazgos. Se espera que la aplicación de scRNA-seq en la investigación básica y traslacional crezca exponencialmente con los continuos avances y la estandarización de los métodos experimentales y analíticos.

para más información:ali.ma@wecistanche.com