La transcriptómica unicelular revela interacciones entre células del filtro renal alteradas después de una lesión temprana y selectiva de podocitos Ⅲ

Discusión

Disfunción de podocitosypérdidason loscausa de muchas enfermedades renales progresivas. Este estudio utilizó scRNAseq para analizar las redes transcripcionales y la diafonía celular en elcompartimento glomerularpoco después de la inducción de la lesión selectiva de podocitos. El estudio aprovechó un modelo de ratón de iCTCFpod / 1 semana después de la inducción para generar un mapa unicelular del filtro renal en las primeras etapas delesión de podocitos. Este estudio exhaustivo de las células glomerulares, el primero en evaluar los efectos de una perturbación genética específica y selectiva, ha revelado cuatro ideas importantes sobre lafiltro de riñónen salud y enfermedad.

NUEVAS HIERBAS PARADISFUNCIÓN DE PODOCITOS

Primero, se realizó scRNAseq después de 1 semana de tratamiento con doxiciclina para inducir la eliminación de CTCF en iCTCFpod/animales para detectar los primeros cambios transcripcionales que ocurren después de la lesión de los podocitos. Aunque la cuantificación de podocitos mediante análisis de imágenes reveló una diferencia estadística en el número de podocitos en WT e iCTCFpod/glomérulos después de 2 semanas de tratamiento con doxiciclina,13 se observó una reducción de podocitos en iCTCFpod/glomérulos incluso después de 1 semana de inducción con doxiciclina. Este hallazgo sugiere que la interrupción de los programas transcripcionales críticos para la supervivencia de los podocitos precede a la lesión y pérdida de podocitos histológicamente detectables y resalta el poder de scRNAseq para discernir cambios sutiles que pueden pasar desapercibidos mediante el análisis histológico. En un nivel alto, este hallazgo sugiere que los esfuerzos para desarrollar terapias protectoras de los podocitos deberían centrarse en prevenir la lesión de los podocitos lo antes posible durante la enfermedad.

En segundo lugar, se utilizó el enriquecimiento de glomérulos de riñones completos mediante el método de tamizado para aumentar la proporción de células glomerulares aisladas que se recuperaron, incluida una población rara de PEC que no se habían capturado en estudios previos de scRNAseq.9,22,51 Además , se identificaron todos los principales tipos de células del riñón. Esta identificación brinda la oportunidad para que estudios futuros evalúen los cambios transcripcionales impulsados ​​por la lesión de los podocitos en todo el riñón, lo que profundizará la comprensión de los eventos transcripcionales en todo el riñón que conducen a la progresión de la ERC.

En tercer lugar, los datos sugieren que el modelo iCTCFpod/ratón recapitula muchos aspectos de la enfermedad humana a nivel transcripcional, incluida la expresión diferencial de genes críticos para la adherencia de los podocitos al GBM y a los ligandos de supervivencia autocrinos. Debido a que la adherencia de los podocitos al GBM es fundamental para su función, la regulación positiva de Col4a5 y otros genes en los programas de genes de adhesión celular respaldan un modelo mediante el cual los podocitos responden a la lesión inicial aumentando la adherencia al GBM. Las mutaciones humanas en los genes de adhesión focal de los podocitos, incluidos los genes del citoesqueleto de actina, el colágeno tipo IV y las integrinas, han sido implicadas en la GEFS y/o el síndrome nefrótico.52,53 Además, el análisis de ligando-receptor reveló que las moléculas de señalización implicadas en la DKD humana son también interrumpido en el modelo de ratón CTCF (p. ej., BMP4 y Col4a1).41,42,44 También observamos la desregulación de dos ligandos clave de prosupervivencia autocrinos, Vegfa y Pdgfb, cuyas funciones han sido bien establecidas in vitro e in vivo, y alteraciones en su expresión y/o actividad se han asociado con enfermedades renales humanas, como microangiopatías trombóticas y DKD.54 Específicamente, la terapia anti-VEGF, un tratamiento común contra el cáncer, conduce a microangiopatía trombótica renal,55 y la expresión de Pdgfb aumenta en humanos. muestras de biopsia renal de pacientes con DKD y glomerulonefritis proliferativa mesangial.56-58 En conjunto, estos datos respaldan la idea de que el modelo iCTCFpod/ratón puede ofrecer un perfil transcripcional razonablemente fiel de los cambios glomerulares tempranos con relevancia para varias enfermedades renales humanas.

Expresiones de gratitud

Agradecemos a Aviv Regev, Orit Rosenblatt-Rosen y a los miembros del grupo Regev por su asesoramiento continuo sobre tecnología unicelular y enfoques computacionales, y la plataforma Broad GP para servicios de secuenciación.

Contribuciones del autor

ARC, JM y AG diseñaron los experimentos; ARC realizó experimentos con animales, con la ayuda de YZ y MSMARC realizó análisis computacional de datos de secuenciación de ARN unicelular; LN generó y secuenció 10 bibliotecas; JM realizó experimentos de HCR; HC realizó análisis computacional HCR para la cuantificación; AG dirigió el proyecto; y ARC y AG escribieron el manuscrito. Todos los autores leyeron, comentaron y aprobaron el manuscrito.

Referencias

1. Webster AC, Nagler EV, Morton RL, Masson P:Enfermedad renal crónica. Lanceta 2017, 389:1238e1252

2. Scott RP, Quaggin SE: Serie de revisiones: la biología celular de la filtración renal. J Cell Biol 2015, 209:199e210

3. Greka A: Genética humana desíndrome nefróticoy la búsqueda de la medicina de precisión. Opinión actual Nephrol Hypertens 2016, 25:138e143

4. Kriz W, Shirato I, Nagata M, LeHir M, Lemley KV: La respuesta de los podocitos al estrés: el enigma del borramiento del proceso del pie. Soy J Physiol Ren Physiol 2013, 304:F333eF347

5. Eremina V, Cui S, Gerber H, Ferrara N, Haigh J, Nagy A, Ema M, Rossant J, Jothy S, Miner JH, Quaggin SE: Factor de crecimiento endotelial vascular, se requiere una señalización en el compartimento endotelial de podocitos para Migración y supervivencia de las células mesangiales. J Am Soc Nephrol 2006, 17:724e735