最新一期《科学》杂志上,刊登了人类细胞图谱(Human Cell Atlas)的一项新进展。


来自英国多家研究机构的科学家,合作展示了人类第一份肾脏免疫细胞图谱。研究者对来自胚胎和成年个体的近70000个肾脏细胞进行单细胞测序,在此基础上绘制出肾脏内的免疫细胞群。这份全面的细胞普查将为肾脏相关疾病的诊断和治疗提供依据。


肾脏位于腰部两侧后方,对过滤血液具有重要作用。一对肾脏每分钟可过滤约半杯血液,清除其中的废物和多余的水,使其以尿液的形式排出体外。肾脏维持了血液中水、盐和矿物质的健康平衡,才能使人体其他部位的神经、肌肉以及各种组织正常工作。


当肾脏受损无法正常过滤血液时,会逐渐丧失功能,引发慢性肾病。相关数据显示,全球超过8.5亿人患有慢性肾病,通常由糖尿病、高血压和复发性感染引起。慢性肾脏疾病可以发展为肾衰竭,如果没有透析或肾移植,将危及生命。


万博平台代理 在应对肾脏组织损伤时,免疫系统发挥着重要作用,可我们对肾脏内的作用机理却所知甚少。因此,构建肾脏免疫细胞图谱,可以帮助我们更好地理解慢性肾脏疾病是怎么发生和发展的,还可以知道为什么在肾移植时会发生排斥反应,最终造福人类的健康。

人类首个肾脏免疫细胞图谱绘制成功

万博平台代理 ▲肾的解剖结构,肾单位(nephron)是其基本功能单位(图片来源:参考资料[1])


万博平台代理 为了构建这份图谱,研究人员分别研究了胎儿、儿童和成人的肾脏组织,绘制出不同生命发育阶段、肾脏特定区域存在的免疫细胞类型。


万博平台代理 研究者一共分析了将近70000个细胞,采用单细胞RNA测序,了解每个细胞中处于激活状态的基因,并查明存在的免疫细胞类型。


万博平台代理 “我们在肾脏不同区域绘制出不同类型免疫细胞的分布,”共同通讯作者、惠康桑格研究所(Wellcome Sanger Institute)、剑桥大学的Menna Clatworthy教授介绍,“在靠近尿液通过输尿管离开肾脏的位置,我们看到一个强大的免疫防护区,可以抵抗尿路感染。了解健康肾脏中不同的细胞如何抵御疾病,对于应对慢性肾病的发展和确定新疗法十分重要。”

人类首个肾脏免疫细胞图谱绘制成功

▲对成熟肾细胞的类型分析,其中红色表示不同的免疫细胞(图片来源:参考资料[1])


万博平台代理 而对胚胎不同时期的分析发现,正在发育的肾脏里,最早建立的细胞群是巨噬细胞。随着年龄的增长,这类可以吞噬有害细菌和病毒的大个头白细胞仍会留在肾脏中,发挥着保护人体免受感染的重要作用。


此外,胚胎发育时期,肾脏里几乎没有活跃的免疫细胞,与“胎儿相对来说无菌”的观点一致。我们在出生时和出生后遇到细菌等外源微生物,才促使免疫系统不断发展。

人类首个肾脏免疫细胞图谱绘制成功

万博平台代理 ▲胚胎不同发育时期的肾细胞类型分析(图片来源:参考资料[1])


万博平台代理 “我们创建了首份地图,显示肾脏免疫系统在生命早期如何发育,以及随着进入成年如何变化。”该研究的共同通讯作者、纽卡斯尔大学(Newcastle University)的Muzlifah Haniffa教授说,“我们在处于发育阶段的肾脏中找到了最早的细胞类型,这些一生都在肾脏内的巨噬细胞对保护我们抵抗感染非常重要。”


万博平台代理 在另一位共同主要作者、剑桥大学的Sam Behjati博士看来:“这份肾脏细胞图谱提供了一个新的窗口让我们了解儿童肾脏疾病,包括儿童肾癌,是怎么发生的。研究者能由此探究疾病相关的基本问题,比如为什么有些病人对治疗有反应、有些病人却没有。”


人类细胞图谱计划的联席主席Sarah Teichmann博士也是这项研究的主要作者之一,她指出:“人类肾脏图谱的绘制使我们离人类细胞图谱的产生又近了一步。”在这个全球合作的项目中,研究人员希望最终制出一张包含人体37万亿细胞的“谷歌地图”。“我们将发现新的细胞类型,揭示细胞如何随年龄变化,了解我们如何衰老、为什么会衰老,以及生病时会发生什么。人类细胞图谱将是一个免费的在线资源,任何人都可以使用。”


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