Секвенирование единичных клеток раскрывает молекулярную идентичность редких почечных клеток

Исследовательская группа Яакко Патракки из отдела лабораторной медицины совместно с группой профессора Рикарда Сандберга из отдела клеточной и молекулярной биологии опубликовала в Nature Communications статью о том, как секвенирование единичных клеток раскрывает молекулярную идентичность редких типов почечных клеток.

Почечная ткань очень гетерогенна и содержит >30 различных типов клеток. Это затрудняло определение молекулярных «отпечатков» отдельных почечных клеток, так как анализ целой ткани почки даёт усреднённые данные по большим популяциям клеток. Чтобы преодолеть эту проблему, были разработаны протоколы секвенирования РНК единичных клеток (single cell RNA-sequencing) для ткани почки мыши и человека, с особым фокусом на клубочке — ультрафильтрационной единице почки.

Ключевые результаты исследования

Была обнаружена ранее неизвестная гетерогенность среди гломерулярных мезангиальных клеток. Это особенно важно, поскольку известно, что повреждение мезангиальных клеток играет ключевую роль в развитии большинства хронических болезней почек. Исследование переопределяет понятие «мезангиальная клетка» и значительно обновляет знания об этом уникальном типе клеток.

Другим важным открытием стало то, что молекулярные сигнатуры клеток почки человека сильно отличаются от сигнатур соответствующих клеток мыши. Например, многие гены, ассоциированные с болезнями у человека и специфичные для определённых клеток, не экспрессируются в тех же типах клеток у мыши. Эти различия могут объяснять многие трудности в трансляционных исследованиях, и полученные данные, как надеются авторы, помогут в выборе животных моделей для будущих работ.

Роль исследовательской группы и Каролинского института

Группа Яакко Патракки несла общую ответственность за выполнение проекта. Она оптимизировала и проводила захват единичных клеток, последующие анализы, эксперименты по валидации и функциональные исследования. Биоинформатические анализы выполнялись совместно с группой профессора Рикарда Сандберга. Материал биопсий почек человека собирался в отделении патологии университетской больницы Каролинского института. Визуализация почечной ткани высокого разрешения проводилась в сотрудничестве с SciLifeLab в Сольне и Университетом Кёльна в Германии.

Следующие шаги

Метод секвенирования транскриптома единичных клеток может быть применён для изучения множества биологических и клинических вопросов в нефрологии. Один из ключевых вопросов касается ренопротективных препаратов: почему они сохраняют функцию почек? Нынешние лекарства в основном представляют собой перепрофилированные существующие терапевтические средства, не являются специфичными для мишеней в почке и не нацелены на основные молекулярные механизмы. Профилирование на уровне единичных клеток почек, обработанных этими препаратами, может выявить, какие типы клеток и механизмы опосредуют их защитный эффект. Это открывает возможности для разработки новых, более целенаправленных методов лечения.

Также планируется применить метод для изучения регенерации почечной ткани. Это крайне спорная тема, поскольку до сих пор неизвестно, могут ли некоторые основные типы почечных клеток регенерировать. Авторы полагают, что профилирование потенциальных клеток-предшественников может дать ответы на некоторые важные нерешённые вопросы в этой области.