Абстрактный

Справочная информация: почки — очень сложный орган с множеством функций, необходимых для здоровья. Заболевание почек возникает, когда почки повреждены и не функционируют должным образом. Анализ одиночных клеток — это мощный метод, который обеспечивает беспрецедентное понимание нормальных и аномальных типов клеток почек и изменит наше понимание механизмов распространенных заболеваний почек.

Резюме: Наше понимание патогенеза заболевания почек ограничено неполной молекулярной характеристикой типов клеток, ответственных за функцию почек. Применение одноклеточной технологии в исследовании почек выявило клеточную гетерогенность, профили экспрессии генов и молекулярную динамику в развитии и прогрессировании почечной недостаточности. Одноклеточный анализ почечных органоидов и тканей аллотрансплантата позволил по-новому взглянуть на почечный органогенез, механизмы заболевания и терапевтические результаты. В целом, лучшее понимание гетерогенности почечных клеток и молекулярной динамики почечных заболеваний повысит точность диагностики и поможет определить новые терапевтические стратегии в нефрологии.

Основная идея: в этой обзорной статье мы обобщаем недавние исследования одноклеточных заболеваний почек и обсуждаем влияние одноклеточных технологий на фундаментальные и клинические исследования почек.

Ключевые слова

Одноэлементная технология; Болезнь почек; Иммунная клетка; Органоид почки; Аллотрансплантат;Преимущества Цистанхе.

Введение

Почки — это два бобовидных органа, отвечающих за фильтрацию отходов, избытка воды и других примесей в крови и выработку мочи. Почки также регулируют уровень pH, соли и калия, а также кровяное давление; контролировать выработку эритроцитов; и активировать форму витамина D, которая помогает организму усваивать кальций. на сегодняшний день около 850 миллионов человек во всем мире страдают заболеваниями почек, включая хроническую болезнь почек (ХБП), острое повреждение почек, почечную недостаточность и многие другие состояния. Заболевание почек возникает, когда почки повреждены и не могут выполнять свои функции. Повреждение может быть вызвано диабетом, высоким кровяным давлением и рядом других хронических (длительных) состояний. Болезнь почек может привести к другим проблемам со здоровьем, включая остеопороз, повреждение нервов, недоедание и болезни сердца. Текущие стратегии лечения пациентов по-прежнему связаны с трансплантацией почек или диализом, которые являются дорогостоящими.

Различные клетки в почках, включая эпителиальные, тилакоидные, эндотелиальные и нейрональные клетки, а также сети иммунных клеток, взаимодействуют для поддержания нормальной функции почек. Более глубокое понимание гетерогенности здоровых почек и процессов, лежащих в основе почечной недостаточности, позволит уточнить молекулярное и гистопатологическое фенотипическое определение почки и поддержать разработку новых классификаций заболеваний. Одноклеточная технология потенциально полезна для выявления клеточных подтипов, состояний и частотных изменений во время начала и прогрессирования почечной недостаточности. В последние годы, с быстрым развитием технологии высокопроизводительного секвенирования одноклеточной РНК (scRNA-seq), был создан всеобъемлющий клеточный атлас нормальной почки для исследований почечной точной медицины. Проект точной медицины почек (KPMP) был разработан во всем мире для получения биоптатов почек человека, создания атласов почечной ткани, определения субпопуляций заболеваний и, в конечном итоге, определения ключевых клеток, путей и мишеней для новых методов лечения. Основываясь на наборе данных транскрипции одиночных клеток, связанных с почками, исследователи также проанализировали профили экспрессии генов ACE2, TMPRSS2 и SLC6A19 в подтипах почечных клеток, что имеет решающее значение для понимания патогенеза тяжелого острого респираторного синдрома коронавируса 2. В этом обзоре мы сосредоточимся на (1) разработке и применении одноклеточной технологии, (2) использовании scRNA-seq для изучения развития и прогрессирования почечных заболеваний, (3) молекулярном картировании иммунных клеток при почечных заболеваниях, ( 4) применение scRNA-seq к почечноподобным органам и (5) использование scRNA-seq для углубленного изучения почечных аллотрансплантатов (рис. 1).

Нажмите здесь, чтобы получитьвлияние цистанхе на почки

Разработка и применение одноклеточной транскриптомной технологии

Одна клетка является основной единицей жизни. Методы анализа отдельных клеток произвели революцию в нашей способности определять состав клеток, отслеживать молекулярную динамику и выявлять патологические механизмы. Ранний глобальный анализ экспрессии генов в одиночных клетках был выполнен с использованием методов микрочипа и количественной ПЦР. Титджен и др. использовали одноклеточные микроматрицы для мониторинга профилей молекулярной экспрессии отдельных нейронов и клеток-предшественников и для определения сигнальных путей на разных стадиях развития. Кроме того, анализ экспрессии отдельных клеток выявил несколько подтипов развивающихся клеток, которые имеют новые гены поджелудочной железы, что дает новое представление о развитии поджелудочной железы. Этот класс разработал методы одноклеточной количественной ПЦР и применил их к изучению ключевых регуляторных генов в развитии бластоцисты мыши и дифференцировке кроветворной линии.

С появлением технологий секвенирования следующего поколения scRNA-seq продемонстрировала явные преимущества в различении различных изоформ, аллельной экспрессии и новых транскриптов в отдельных клетках при более низкой стоимости. в 2009 г. Танг и соавт. сообщили о первом секвенировании полного транскриптома мРНК одной клетки, продемонстрировав сложность вариантов транскрипции в отдельных ооцитах или ооцитах мыши. Smart-seq был разработан в 2012 году для обнаружения полноразмерных транскриптов в одиночных клетках, и, применяя его к редким клеткам, исследователи определили биомаркеры-кандидаты для циркулирующих опухолевых клеток меланомы. Год спустя была представлена ​​Smart-seq2 с улучшенной обратной транскрипцией, охватом чтения, предвзятостью и точностью. недавние разработки в Smart-seq3 значительно повысили его чувствительность при обнаружении тысяч одноклеточных транскриптов с разрешением аллелей и изоформ. В отличие от методов амплификации на основе ПЦР, CEL-seq захватывает эффективные одноклеточные транскриптомы с помощью мультиплексной линейной амплификации. Исследование с использованием CEL-seq для изучения раннего эмбрионального развития Cryptobacterium hidradenoma показало его воспроизводимые и чувствительные результаты при разрешении одной клетки. Первой автоматизированной платформой scRNA-seq является Fluidigm C1, в которой используется микрофлюидная система для захвата отдельных клеток в 96 или 384 камерах с последующим лизисом клеток, обратной транскрипцией и ПЦР-амплификации.

С 2015 года исследования отдельных клеток полностью вступили в эру высокой производительности, низкой стоимости и автоматизации благодаря постоянной доступности Drop-seq, inDrop, 10× Genomics, Seq-well, Microwell-seq и SPLiTseq. Drop-seq и inDrop разделяют отдельные клетки на капли размером в нанолитр и смешивают их с уникальным штрих-кодом для маркировки каждой клетки. С другой стороны, Cyto-seq, Seq-well и Microwell-seq обеспечивают высокопроизводительное секвенирование мРНК одной клетки путем захвата клетки и шарика со штрих-кодом в микролунке. Наша группа построила первый атлас клеток мыши и ландшафт клеток человека на уровне одной клетки, используя Microwell-seq. В последнее время более производительные и простые методы называются SPLiT-seq и sci-RNA-seq для scRNA-seq. Эти методы используют саму клетку или ядро ​​в качестве реакционной камеры для штрих-кодирования меченых клеток через несколько раундов деления пула. Затем все клетки подвергают ПЦР-амплификации и секвенированию кДНК. Цао и др. использовали sci-RNA-seq3 для анализа транскриптомов примерно 2 миллионов органогенных клеток мыши и 4 миллионов клеток плода человека, что позволило получить общее представление о процессах развития млекопитающих. Другие одноклеточные технологии, охватывающие геномный, протеомный и эпигеномный анализы, также процветали; однако они выходят за рамки данной статьи.

Возникновение и прогрессирование заболевания почек

Почки могут поражаться многими распространенными и серьезными заболеваниями, включая острую почечную недостаточность, гломерулонефрит, восходящие инфекции (пиелонефрит) и рак. В целом, наше понимание патогенеза заболевания почек ограничено неполной молекулярной характеристикой типов клеток, ответственных за органоспецифические функции. Чтобы восполнить этот пробел в знаниях, наша группа и Park et al. сконструировали транскрипционный атлас почки здоровой мыши с использованием scRNA-seq. Основные подтипы эпителиальных клеток почечной единицы включают клетки ножки, эпителиальные клетки проксимальных канальцев, кольцо Генле, дистальные канальцы и клетки собирательных трубочек. Исследование идентифицировало новый тип мигрирующих клеток для сбора популяций клеток протоков, подтверждая предыдущие результаты взаимопревращений между интеркалированными клетками и основными клетками в исследованиях scRNA-seq. Кроме того, Рансик и соавт. проанализировали почки взрослых самцов и самок и создали анатомический атлас элементов почек мышей на уровне одной клетки. Наша группа также провела анализ Microwell-seq тканей почек плода и взрослого человека. В дополнение к эпителиальным клеткам, эндотелиальным клеткам, стромальным клеткам и иммунным клеткам в ткани мы идентифицировали ранее неописанные типы соматических клеток s-типа в почках плода и новый тип мигрирующих клеток в почках взрослых. Одноклеточное молекулярное профилирование почечной сосудистой системы выявило специализированные профили экспрессии строящихся нефронов и выявило патогенез почечной недостаточности. Кроме того, все типы гломерулярных клеток были идентифицированы у здоровых мышей и различных моделей заболеваний с помощью кластерного анализа одноклеточного транскриптома, а новые гены и регуляторные пути, связанные с заболеванием, были обнаружены в моделях заболеваний, таких как путь Hippo, активированный в подоцитах после нефротоксического иммунного ответа. рана.

Фиброз почек является отличительной чертой ХБП и поражает более 10 процентов населения мира. В модели гетерогенного сосуществования почечного фиброза Kramann et al. использовали scRNA-seq, чтобы подтвердить, что моноциты составляют небольшую часть миофибробластов, но большинство миофибробластов происходит из мезенхимальных клеток. Впоследствии Куппе и соавт. [37] проанализировали транскриптом примерно 135 000 клеток из проксимальных и непроксимальных канальцев и дополнительно подтвердили, что различные изоформы МСК вносят основной вклад в почечный фиброз человека. Кроме того, при сравнительном анализе здоровых и фиброзных почечных моноцитов ген, специфичный для миофибробластов, голый гомолог кератиноцитов 2 (NKD2), был идентифицирован как потенциальная терапевтическая мишень при почечном фиброзе человека. На основании 402 биопсий почек фибриноген в моче был предсказан как неинвазивный биомаркер у пациентов с ХБП.

Стандартизированный цистанхе

Диабетическая нефропатия (ДН) характеризуется одновременным поражением клубочков и канальцевого интерстиция. Однако относительно мало известно о том, как клеточный статус и частота изменяются с началом заболевания и прогрессированием экспрессии генов. Для выяснения изменений в экспрессии генов гломерулярных клеток у мышей с ДН Fu et al. выполнили анализ scRNA-seq и выявили несколько новых потенциальных маркеров гломерулярных клеток, включая Magi2, Robo2, Ramp3 и Fabp4. При диабетической нефропатии (ДБП) регуляция ангиогенных и миграционных путей изменена в эндотелиальных клетках, в то время как трансляционные и белково-стабильные регуляторные пути значительно расширены в тилакоидных клетках. В целом изменения молекулярной динамики эндотелиальных и тилакоидных клеток помогут выявить важные патофизиологические факторы, способствующие прогрессированию ДН. Чанг и др. изобразил одноклеточный транскриптом клубочков в мышиной модели сахарного диабета. Экспрессия генов была изменена в тилакоидах и подоцитах мышей ob/ob по сравнению с контролем. Пролиферативные пути индуцировались в тилакоидных клетках, а пути, связанные с гибелью клеток, индуцировались в подоцитах, что согласуется с изменениями в соотношении числа клеток. Всесторонний анализ опубликованных наборов данных scRNA-seq DKD выявил 17 ключевых генов, что обогатило наше понимание молекулярных механизмов, лежащих в основе патогенеза DKD. Кроме того, беспристрастное секвенирование одноядерной РНК (snRNA-seq) криоконсервированных образцов почек человека с диабетом дало 23 980 транскриптомов из трех контрольных и трех ранних образцов DN. Результаты показали специфические для типа клеток изменения в экспрессии генов, предполагающие повышенную секрецию калия в ДН человека. Предыдущее исследование, сравнивающее scRNA-seq и snRNA-seq в почках взрослых мышей, показало, что последние обладают более эффективной способностью захвата. Например, гломерулярные подоциты, тилакоидные клетки и эндотелиальные клетки были захвачены snRNA-seq, а не scRNA-seq. Применение snRNA-seq сводит к минимуму псевдоэффекты ферментативного расщепления и может выполняться на замороженных образцах, что, как ожидается, приведет к более широкому применению для ускорения изучения патологических механизмов при различных почечных заболеваниях.

Точный клеточный транскриптом может выявить происхождение опухолевых клеток почки и траектории транскрипции, поддерживающие злокачественную трансформацию. Янг и др. определил нормальные и раковые типы почечных клеток человека из каталога 72 501 одноклеточного транскриптома. Путем выявления специфических нормальных клеточных коррелятов клеток рака почки (ПКР) исследование предоставило доказательства гипотезы о том, что опухолевые клетки Вильмса являются аберрантными фетальными клетками и что ПКР могут происходить из малоизвестного подтипа клеток проксимальных канальцев. Таким образом, scRNA-seq обеспечивает масштабируемую экспериментальную стратегию для характеристики клеток рака почки человека с точным количественным молекулярно-клеточным разрешением.

Молекулярный атлас иммунных клеток при заболеваниях почек

Иммунные клетки являются фундаментальным компонентом тканей человека и играют важную роль в физиологическом и патологическом обмене веществ. Действительно, способность иммунной системы распознавать патогенные или опасные сигналы или злокачественные клетки имеет решающее значение. Применение одноклеточной технологии для изучения почечных иммунных клеток может способствовать лучшему пониманию роли иммунной системы в патогенезе здоровых почек и заболеваний, а также для определения новых терапевтических стратегий. Эти усилия начинают составлять карту сложного иммунного ландшафта в почках и выявляют взаимосвязь между резидентными в тканях иммунными клетками и их взаимно активируемыми соседями.

В 2018 году применение scRNA-seq в ткани почек мышей обеспечило комплексный ландшафт иммунных клеток, включая резидентные макрофаги, нейтрофилы, В- и Т-лимфоциты и NK-клетки. Год спустя было проведено беспрецедентное исследование пространственно-временной организации иммунных клеток почки человека с использованием одной клетки. Тканевые миелоидные и лимфоидные иммунные клеточные сети были идентифицированы в почках плода и взрослого человека, а исследования выявили постнатально приобретенные программы транскрипции, которые способствуют защите от инфекций. Кроме того, было предсказано, что взаимодействие между зрелыми эпителиальными клетками почек и иммунными клетками привлечет антибактериальные макрофаги и нейтрофилы к наиболее восприимчивым областям почек. В целом комплексный иммунный ландшафт почек способствует изучению патогенных механизмов и определению терапевтических мишеней при иммунных и инфекционных заболеваниях почек.

Волчаночный нефрит (ВН) — потенциально фатальное аутоиммунное заболевание, для которого современные методы лечения неэффективны и часто токсичны. Молекулярные и клеточные процессы, приводящие к повреждению почек, и гетерогенность ВН остаются неясными. scRNA-seq использовали Arazi et al. для выявления 21 специфической для заболевания субпопуляции миелоидных, Т-клеток, естественных киллеров и В-клеток у пациентов с ВН. Точно так же Der et al. применили scRNA-seq к тканям биопсии почек и кожи пациентов с ВН. Сообщалось, что показатели ответа эпителиальных клеток канальцев на интерферон типа I были выше у пациентов с ВН, чем у здоровых лиц контрольной группы. Кроме того, воспалительные и фиброзные особенности тубулярных клеток были связаны с неэффективностью лечения. При DKD анализ scRNA-seq показал значительно большее количество иммунных клеток в диабетических клубочках, чем в контроле. Эти исследования показывают, что профили экспрессии генов иммунных клеток в моче, коже и почках сильно коррелируют, предполагая, что биопсия мочи и кожи может быть потенциальным источником диагностических и прогностических маркеров заболевания почек.

Недавние исследования продемонстрировали роль иммунных клеток в моделях почечной недостаточности с одноклеточным разрешением. Модели односторонней обструкции мочеточника широко используются для интерстициального фиброза почек, когда макрофаги и воспалительные клетки инфильтрируют интерстиций почек, что приводит к заметным изменениям почечной гемодинамики и метаболизма. scRNA-seq использовали в моделях обратимой односторонней обструкции мочеточника для анализа ландшафта миелоидных клеток во время прогрессирования и регрессии фиброза. Конвей и др. выявили гетерогенность в миелоидных клетках, с динамическими изменениями относительных пропорций субпопуляций, моноциты рекрутируются в начале повреждения, Ccr2 плюс макрофаги накапливаются в конце повреждения, а новый кластер Mmp12 плюс макрофаги играет роль в процессе репарации. При заболеваниях почек и трансплантации ишемически-реперфузионное повреждение (ИРИ) связано с воспалением и рекрутированием лейкоцитов. экспериментальные модели IRI использовались для оценки функциональной роли 2 групп врожденных лимфоидных клеток в почках, и данные свидетельствуют о том, что эти клетки имеют избыточные функции при повреждении почек. Применяя scRNA-seq к модели IRI почечного трансплантата, Kremann et al. обнаружили, что последующая инфильтрация CXCR5 плюс лейкоциты приводила к повышенным системным уровням CXCL13. knRNA-seq также применяли Kirita et al. к мышиной модели IRI. для характеристики подробных клеточных ответов после травмы и для выявления отчетливого провоспалительного и профибротического состояния клеток проксимальных канальцев. Мочевая кислота, конечный продукт метаболизма пуринов, тесно связана с воспалением почек в некоторых моделях заболеваний. Например, NLRP3 (NOD-, LRR- и пиринсодержащий структурный домен 3) воспринимает сигналы избытка мочевой кислоты, а воспалительные везикулы активируются при гиперурикемической нефропатии. Однако конкретные иммунные механизмы, лежащие в основе повреждения почек, вызванного гиперурикемией, неизвестны. Ожидается, что построение воспалительного ландшафта тела на уровне отдельных клеток в модели гиперурикемического повреждения почек будет реализовано в ближайшем будущем.

Иммунная инфильтрация существует в опухолях почек и зависит от микроокружения опухоли. Предыдущее исследование показало, что популяции макрофагов, проникающих в опухоль, экспрессируют фактор роста эндотелия сосудов А и участвуют в сложном сигнальном пути VEGF в ткани ПКР. Настоящее исследование демонстрирует, что scRNA-seq может воздействовать на онкогенез и идентифицировать предполагаемые патофизиологические механизмы и клеточные сигнальные сети, которые могут служить мишенями для лекарственной терапии. В целом, исследование подчеркивает достижения в области scRNAseq, которые позволяют лучше понять иммунную систему и клеточные сети, функционирующие в здоровых и больных почках.

Травяной Цистанхе

Применение scRNA-seq к почечным органоидам

В дополнение к изучению пораженных тканей почек почечные органоиды стали ключевым инструментом для изучения органогенеза и механизмов заболевания и могут ускорить разработку методов лечения в качестве источника альтернативных тканей. Параллельно успехи в scRNA-seq привели к более детальному анализу различных клеточных субпопуляций и изменений экспрессии генов в почечноподобных органах.

В целом, необходимо лучшее понимание эмбрионального развития почек на уровне одной клетки, чтобы направлять созревание почечноподобных органов. Исследования транскриптомики одиночных клеток почки плода человека выявили 22 типа клеток и соответствующие маркерные гены.

Сравнение разных стадий развития показывает преемственность молекулярной динамики клеток стопы. Другой одноклеточный анализ был проведен на почечной почке человека и почечноподобных органах, полученных из эмбриональных стволовых клеток. Сравнительный анализ траекторий развития одиночных клеток в почках выявил сходные профили экспрессии генов in vivo и in vitro, за исключением подоцитов поздней стадии, что указывает на незавершенный процесс созревания подоцитоподобных органов. Эксперименты с трансплантацией также предполагают, что просвет тилакоидов и сосудов можно оптимизировать с использованием моделей органоидов. Недавнее исследование с использованием клеток задней мезенхимы почки и зачатка мочеточника для генерации почечных органоидов показало, что scRNA-seq улучшает созревание проксимальных канальцев и уменьшает популяции нецелевых клеток. Анализ scRNA-seq почечных органоидов, полученных из плюрипотентных стволовых клеток (PSC) человека, был выполнен Subramanian et al. и Ву и др. По сравнению с наборами данных одиночных клеток почек плода и взрослого человека, различные почечные органы показали в значительной степени воспроизводимые типы клеток, но с разными пропорциями клеток из-за присутствия нецелевых клеток. Кроме того, сетевой анализ факторов транскрипции выявил пути дифференцировки почечных органоидов, подчеркнув возможности одноклеточной технологии в характеристике и управлении дифференцировкой органоидов.

В заключение, почечные органы человека являются полезным ресурсом для разработки моделей заболеваний, потенциальных регуляторных механизмов, высокопроизводительного скрининга лекарств и, в конечном итоге, регенеративной терапии. Эти исследования подчеркивают потенциальное использование scRNA-seq в почечных модельных системах для выяснения физиологических и патологических процессов in vivo и обеспечивают руководство для будущих исследований в области диагностики и лечения почечных заболеваний.

Анализ почечных аллотрансплантатов с помощью scRNA-seq

Аллогенная трансплантация почки является одним из наиболее эффективных методов лечения терминальной стадии почечной недостаточности. Одноклеточная технология дает возможность точно и точно охарактеризовать типы и состояние почечных клеток, используя образцы биопсии человека после аллогенной трансплантации. В первом опубликованном отчете о образцах биопсии почечной трансплантации проанализировано 8746 одноклеточных транскриптомов и определены различные воспалительные реакции. Моноциты сформировали неклассическую группу CD16 plus и классическую группу CD16-; эндотелиальные клетки представляли собой состояние покоя и 2 состояния отторжения, опосредованного антителами. Эти результаты способствуют лучшему пониманию иммунного отторжения при трансплантации почки. В сравнительном исследовании почечных моноцитов реципиентного и донорского источников образцы почечной биопсии показали значительно различную экспрессию генов транскрипции. У реципиентов наблюдали активированные воспалением макрофаги и цитотоксически экспрессированные Т-клетки. Точно так же Лю и соавт. проанализировали клетки от хронического отторжения почечного трансплантата и сопоставили здоровые взрослые почки на уровне одной клетки. Неконтролируемый кластерный анализ показал, что повышенное количество иммунных клеток и миофибробластов в группе с хроническим отторжением почечного трансплантата может способствовать отторжению почки и фиброзу. Примечательно, что в недавнем исследовании был представлен первый одноклеточный атлас мочи взрослых и идентифицированы SOX9 плюс популяции почечных стволовых клеток/клеток-предшественников в моче. Клетки-предшественники успешно размножались и дифференцировались in vivo, приобретая некоторые свойства канальцевых клеток и обеспечивая потенциально полезный ресурс для будущей терапии почечной трансплантации. В целом, технология scRNA-seq обеспечивает новое и глубокое понимание отторжения почечного трансплантата у человека, что в конечном итоге повышает точность диагностики и ускоряет внедрение интерпретации молекулярной биопсии.

Цистанхе добавки

Заключение

В последнее десятилетие scRNA-seq стала незаменимым инструментом для дифференциального анализа экспрессии генов по всему транскриптому для изучения физиологической биологии и выявления нарушений молекулярной регуляции при заболеваниях. В отличие от традиционных дискретных фенотипов, молекулярная характеристика на уровне отдельных клеток может обеспечить систематический стандарт для характеристики фенотипов почечной недостаточности. Применение одноклеточной технологии в здоровой почечной ткани или образцах клинической биопсии почки обеспечивает всеобъемлющий молекулярный атлас почки и расширяет наше понимание нефрологии. Атлас отдельных клеток почек станет неотъемлемой частью международной работы над Атласом клеток человека, целью которой является создание всеобъемлющей и систематической справочной карты человеческого тела. Ожидается, что в будущих исследованиях одноклеточный сверхвысокопроизводительный и пространственный анализ транскриптома расширит наше понимание почки. Интеграция мультиомных данных еще больше улучшит персонализированную диагностику и лечение заболеваний почек.

ИСПОЛЬЗОВАННАЯ ЛИТЕРАТУРА

1. Kriz W, Bankir L. Стандартная номенклатура структур почки. Почечная комиссия международного союза физиологических наук (IUPS). почки инт. 1988 г., январь; 33(1):1–7.

2. Kurts C, Panzer U, Anders HJ, Rees AJ. Иммунная система и заболевание почек: основные понятия и клинические последствия. Нат Рев Иммунол. 2013 окт; 13 (10): 738–53.

3. Luyckx VA, Al-Aly Z, Bello AK, Bellorin Font E, Carlini RG, Fabian J, et al. Цели в области устойчивого развития имеют отношение к здоровью почек: обновленная информация о прогрессе. Нат Рев Нефрол. 2021 янв; 17 (1): 15–32.

4. Кларк А.Р., Грека А. Сила одного: достижения в области геномики одиночных клеток в почках. Нат Рев Нефрол. 2020 фев; 16 (2): 73–74.

5. Хань X, Ван Р, Чжоу Ю, Фей Л, Сунь Х, Лай С и др. Картирование атласа клеток мыши с помощью microwell-seq. Клетка. 2018 г., февраль; 172 (5): 1091–107.e17.

6. Пак Дж., Шреста Р., Цю С., Кондо А., Хуанг С., Верт М. и др. Одноклеточная транскриптомика почки мыши выявляет потенциальные клеточные мишени заболевания почек. Наука. 2018 май; 360 (6390): 758–63.

7. Hochane M, van den Berg PR, Fan X, Bérenger-Currias N, Adegeest E, Bialecka M, et al. Транскриптомика одиночных клеток выявляет динамику экспрессии генов развития почек плода человека. PLoS биол. 2019 Feb;17(2): e3000152.

8. Han X, Zhou Z, Fei L, Sun H, Wang R, Chen Y и др. Построение клеточного ландшафта человека на одноклеточном уровне. Природа. 2020 май; 581 (7808): 303–9.

9. Ляо Дж., Ю. З., Чен Ю., Бао М., Цзоу С., Чжан Х. и др. Секвенирование одноклеточной РНК почки человека. Научные данные. 2020 янв;7(1):4.

10. Прецизионная медицина в нефрологии. Нат Рев Нефрол. 2020 ноябрь;16(11):615.

11. Чен Ц.Л., Ли Дж.К., Сян З.Д., Лан Ю., Го Г.Дж., Лю Ч.Х. Локализация генов SARS-CoV-2, связанных с клеточными рецепторами, в почках с помощью анализа транскриптома отдельных клеток. почки дис. 2020 июль; 6 (4): 258–70.

12. Tietjen I, Rihel JM, Cao Y, Koentges G, Zakhary L, Dulac C. Одноклеточный транскрипционный анализ нейрональных предшественников. Нейрон. 2003 г., апрель; 38 (2): 161–75.

13. Чанг М.К., Мелтон Д.А. Одноклеточный анализ транскриптов развития поджелудочной железы. Ячейка Дев. 2003 г., март; 4 (3): 383–93.

14. Guo G, Huss M, Tong GQ, Wang C, Li Sun L, Clarke ND, et al. Разрешение решений клеточных судеб, выявленное с помощью анализа экспрессии генов одиночных клеток от зиготы до бластоцисты. Ячейка Дев. 2010 апр; 18 (4): 675–85.

15. Guo G, Luc S, Marco E, Lin TW, Peng C, Kerenyi MA, et al. Картирование клеточной иерархии путем одноклеточного анализа репертуара клеточной поверхности. Клеточная стволовая клетка. 2013 окт; 13 (4): 492– 505.

16. Wang Z, Gerstein M, Snyder M. RNA-Seq: революционный инструмент для транскриптомики. Нат Рев Жене. 2009 г., янв; 10 (1): 57–63.

17. Тан Ф., Барбачиору С., Ван И., Нордман Э., Ли С., Сюй Н. и др. mRNA-Seq анализ всего транскриптома одной клетки. Нат Методы. 2009 г., май; 6 (5): 377–82.

18. Ramsköld D, Luo S, Wang YC, Li R, Deng Q, Faridani OR, et al. Полноразмерная последовательность мРНК из одноклеточных уровней РНК и отдельных циркулирующих опухолевых клеток. Нац биотехнолог. 2012 авг; 30 (8): 777–82.

19. Picelli S, Björklund ÅK, Faridani OR, Sagasser S, Winberg G, Sandberg R. Smart-seq2 для чувствительного полноразмерного профилирования транскриптома в одиночных клетках. Нат Методы. 2013 ноябрь; 10 (11): 1096–1098.

20. Хагеманн-Йенсен М., Зигенхайн С., Чен П., Рамшельд Д., Хендрикс Г.Дж., Ларссон А.Дж. М. и соавт. Подсчет РНК одиночных клеток при разрешении аллелей и изоформ с использованием Smart-seq3. Нац биотехнолог. 2020 июнь; 38 (6): 708–14.

21. Hashimshony T, Wagner F, Sher N, Yanai I. CEL-seq: одноклеточная РНК-seq с помощью мультиплексной линейной амплификации. Cell Rep. 2012 Sep; 2 (3): 666–73.

22. Yanai I, Hashimshony T. CEL-seq2- секвенирование одноклеточной РНК методом мультиплексной линейной амплификации. Методы Мол Биол. 2019; 1979: 45–56.

23. Улицы AM, Zhang X, Cao C, Pang Y, Wu X, Xiong L и др. Микрожидкостное секвенирование всего транскриптома одной клетки. Proc Natl Acad Sci US A. 2014 May; 111(19):7048–53.

24. Кляйн А.М., Мазутис Л., Акартуна И., Таллапрагада Н., Верес А., Ли В. и др. Капельное штрих-кодирование для транскриптомики одиночных клеток, примененное к эмбриональным стволовым клеткам. Клетка. 2015 г., май; 161 (5): 1187–201.

25. Macosko EZ, Basu A, Satija R, Nemesh J, Shekhar K, Goldman M, et al. Высокопараллельное профилирование полногеномной экспрессии отдельных клеток с использованием нанолитровых капель. Клетка. 2015 г., май; 161 (5): 1202–14.

26. Фан Х.С., Фу Г.К., Фодор С.П. Профилирование выражений. Комбинаторное мечение одиночных клеток для цитометрии экспрессии генов. Наука. 2015 февраль; 347(6222):1258367.

27. Gierahn TM, Wadsworth MH, Hughes TK, Bryson BD, Butler A, Satija R, et al. Seq-well: портативное недорогое секвенирование РНК отдельных клеток с высокой производительностью. Нат Методы. 2017 апр; 14 (4): 395–8.

28. Cao J, Packer JS, Ramani V, Cusanovich DA, Huynh C, Daza R, et al. Всестороннее профилирование одноклеточной транскрипции многоклеточного организма. Наука. 2017 г., август; 357 (6352): 661–7.

29. Розенберг А.Б., Роко С.М., Маскат Р.А., Кучина А., Образец П., Яо З. и соавт. Профилирование отдельных клеток развивающегося головного и спинного мозга мышей с помощью штрих-кодирования разделенного пула. Наука. 2018 апрель; 360 (6385): 176–82.

30. Cao J, Spielmann M, Qiu X, Huang X, Ibrahim DM, Hill AJ, et al. Одноклеточный транскрипционный ландшафт органогенеза млекопитающих. Природа. 2019 февраль; 566 (7745): 496–502.

31. Цао Дж., О'Дэй Д.Р., Плинер Х.А., Кингсли П.Д., Дэн М., Даза Р.М. и соавт. Атлас клеток человека по экспрессии генов плода. Наука. 2020; 370(6518):370.

32. Chen L, Lee JW, Chou CL, Nair AV, Battistone MA, Păunescu TG, et al. Транскриптомы основных типов клеток собирательных трубочек почек у мышей, идентифицированные с помощью одноклеточной РНК-seq. Proc Natl Acad Sci US A. 2017, ноябрь; 114 (46): E9989–98.

33. Ransick A, Lindström NO, Liu J, Zhu Q, Guo JJ, Alvarado GF, et al. Профилирование отдельных клеток показывает пол, происхождение и региональное разнообразие в почках мышей. Ячейка Дев. 2019 ноябрь;51(3):399– 413.e7.

34. Барри Д.М., Макмиллан Э.А., Кунар Б., Лис Р., Чжан Т., Лу Т. и другие. Молекулярные детерминанты сосудистой специализации нефрона в почке. Нац коммун. 2019 дек;10(1):5705.

35. Chung JJ, Goldstein L, Chen YJ, Lee J, Webster JD, Roose-Girma M, et al. Профилирование транскриптома отдельных клеток почечного клубочка позволяет выявить ключевые типы клеток и реакции на повреждение. J Am Soc Нефрол. 2020 г.; 31 (10) октября: 2341–2354.

36. Kramann R, Machado F, Wu H, Kusaba T, Hoeft K, Schneider RK, et al. Парабиоз и секвенирование одноклеточной РНК выявили ограниченный вклад моноцитов в миофибробласты при фиброзе почек. Взгляд JCI. 2018 май; 3(9): e99561.

37. Куппе С., Ибрагим М.М., Кранц Дж., Чжан Х., Циглер С., Пералес-Патон Дж. и др. Расшифровка происхождения миофибробластов при фиброзе почек человека. Природа. 2021 янв; 589 (7841): 281–6.

38. Wang H, Zheng C, Lu Y, Jiang Q, Yin R, Zhu P, et al. Фибриноген мочи как предиктор прогрессирования ХБП. Clin J Am Soc Нефрол. 2017 Декабрь; 12 (12): 1922–1929.

39. Фу Дж., Акат К.М., Сунь З., Чжан В., Шлондорф Д., Лю З. и др. Профилирование одноклеточной РНК гломерулярных клеток показывает динамические изменения при экспериментальном диабетическом заболевании почек. J Am Soc Нефрол. 2019 апр; 30 (4): 533–45.

40. Zhang Y, Li W, Zhou Y. Идентификация узловых генов при диабетической нефропатии с помощью анализа множественных микрочипов. Энн Трансл Мед. 2020 авг;8(16):997.

41. Wilson PC, Wu H, Kirita Y, Uchimura K, Ledru N, Rennke HG, et al. Одноклеточный транскриптомный ландшафт ранней диабетической нефропатии человека. Proc Natl Acad Sci US A. 2019 Sep; 116 (39): 19619–25.

42. Ву Х, Кирита Ю, Доннелли Э.Л., Хамфрис Б.Д. Преимущества одноядерного секвенирования РНК взрослой почки по сравнению с одноклеточным: редкие типы клеток и новые состояния клеток, выявленные при фиброзе. J Am Soc Нефрол. 2019 янв; 30 (1): 23–32.

43. Young MD, Mitchell TJ, Vieira Braga FA, Tran MGB, Stewart BJ, Ferdinand JR, et al. Одноклеточные транскриптомы почек человека выявляют клеточную принадлежность опухолей почек. Наука. 2018 авг; 361 (6402): 594–9.

44. Stewart BJ, Ferdinand JR, Young MD, Mitchell TJ, Loudon KW, Riding AM, et al. Пространственно-временная иммунная зональность почки человека. Наука. 2019 сен; 365 (6460): 1461–6.

45. Арази А., Рао Д.А., Бертье С.С., Дэвидсон А., Лю Ю., Гувер П.Дж. и др. Ландшафт иммунных клеток в почках больных волчаночным нефритом. Нат Иммунол. 2019 июль; 20 (7): 902–14.

46. ​​Дер Э., Ранаботу С., Сурьяванши Х., Акат К.М., Клэнси Р., Морозов П. и др. Секвенирование одноклеточной РНК для анализа молекулярной гетерогенности при волчаночном нефрите. Взгляд JCI. 2017 май;2(9):e93009.

47. Дер Э., Сурьяванши Х., Морозов П., Кустаги М., Гойлав Б., Ранаботу С. и соавт. Транскриптомика тубулярных клеток и одиночных клеток кератиноцитов, примененная к волчаночному нефриту, выявила IFN I типа и пути, связанные с фиброзом. Нат Иммунол. 2019 июль; 20 (7): 915–27.

48. Конвей Б.Р., О'Салливан Э.Д., Кэрнс С., О'Салливан Дж., Симпсон Д.Дж., Салзано А. и другие. Одноклеточный атлас почек выявляет миелоидную гетерогенность в прогрессировании и регрессе заболевания почек. J Am Soc Нефрол. 2020 декабрь; 31 (12): 2833–54.

49. Cameron GJM, Cautivo KM, Loering S, Jiang SH, Deshpande AV, Foster PS, et al. Врожденные лимфоидные клетки группы 2 избыточны при экспериментальном ишемически-реперфузионном повреждении почек. Фронт Иммунол. 2019;10:826.

50. Kreimann K, Jang MS, Rong S, Greite R, von Vietinghoff S, Schmitt R, et al. Ишемически-реперфузионное повреждение вызывает высвобождение CXCL13 и рекрутирование В-клеток после аллогенной трансплантации почки. Фронт Иммунол. 2020;11:1204.

51. Кирита Ю., Ву Х., Учимура К., Уилсон П.С., Хамфрис Б.Д. Профилирование клеток острого повреждения почек у мышей выявляет законсервированные клеточные реакции на повреждение. Proc Natl Acad Sci US A. 2020 Jul; 117 (27): 15874–83.

52. Wen L, Yang H, Ma L, Fu P. Роль NLRP3-инфламмасом-опосредованных сигнальных путей при гиперурикемической нефропатии. Мол Селл Биохим. 2021 март; 476(3):1377–86.

53. Нишинакамура Р. Органоиды почек человека: прогресс и остающиеся проблемы. Нат Рев Нефрол. 2019 окт; 15 (10): 613–24.

54. Tran T, Lindström NO, Ransick A, De Sena Brandine G, Guo Q, Kim AD, et al. Траектории развития подоцитов человека in vivo сообщают о дифференцировке in vitro подоцитов, происходящих из плюрипотентных стволовых клеток. Ячейка Дев. 2019 июль; 50 (1): 102–e6.

55. Учимура К., Ву Х., Йошимура Ю., Хамфрис Б.Д. Органоиды почек, полученные из плюрипотентных стволовых клеток человека, с улучшенным созреванием собирательных трубочек и моделированием повреждений. Отчет ячейки 2020 декабря; 33 (11): 108514.

56. Субраманиан А., Сидхом Э.Х., Эмани М., Вернон К., Саакян Н., Чжоу Ю. и др. Перепись одиночных клеток органоидов почек человека показывает воспроизводимость и уменьшение нецелевых клеток после трансплантации. Нац коммун. 2019 ноябрь;10(1):5462.

57. Ву Х, Учимура К., Доннелли Э.Л., Кирита Ю., Моррис С.А., Хамфрис Б.Д. Сравнительный анализ и уточнение дифференцировки органоидов почек, полученных из PSC человека, с помощью транскриптомики одиночных клеток. Клеточная стволовая клетка. 2018 дек;23(6):869–e8.

58. Чернецкий С.М., Круз Н.М., Хардер Дж.Л., Менон Р., Аннис Дж., Отто Э.А. и соавт. Высокопроизводительный скрининг улучшает дифференцировку почечных органоидов от плюрипотентных стволовых клеток человека и позволяет проводить автоматизированное многомерное фенотипирование. Клеточная стволовая клетка. 2018 июнь; 22 (6): 929–e4.

59. Двела-Левитт М., Кост-Алимова М., Эмани М., Конерт Э., Томпсон Р., Сидхом Э. Х. и соавт. Небольшая молекула нацеливается на TMED9 и способствует лизосомальной деградации, вызывая обратную протеинопатию. Клетка. 2019 июль; 178 (3): 521–e23.

60. Wu H, Malone AF, Donnelly EL, Kirita Y, Uchimura K, Ramakrishnan SM, et al. Одноклеточная транскриптомика образца биопсии аллотрансплантата почки человека определяет разнообразную воспалительную реакцию. J Am Soc Нефрол. 2018 авг; 29 (8): 2069–80.

61. Мэлоун А.Ф., Ву Х., Фроник С., Фултон Р., Гаут Дж.П., Хамфрис Б.Д. Использование выраженной однонуклеотидной вариации и секвенирования одноклеточной РНК для определения химеризма иммунных клеток в отторгающемся трансплантате почки. J Am Soc Нефрол. 31(9) сентября 2020 г.: 1977–86.

62. Лю И, Ху Дж, Лю Д, Чжоу С, Ляо Дж, Ляо Г и др. Анализ одиночных клеток позволяет выявить иммунный ландшафт в почках пациентов с хроническим отторжением трансплантата. Тераностика. 2020; 10 (19): 8851–62.

63. Wang Y, Zhao Y, Zhao Z, Li D, Nie H, Sun Y и др. Анализ одноклеточной РНК-Seq идентифицировал клетки-предшественники почки из мочи человека. Белковая клетка. 2021 апр; 12 (4): 305–12.

64. Старк Р., Гржелак М., Хэдфилд Дж. Секвенирование РНК: подростковый возраст. Нат Рев Жене. 2019 ноябрь; 20 (11): 631–56. 65 Регев А., Тейхманн С.А., Ландер Э.С., Амит И., Бенуа С., Бирни Э. и др. Атлас клеток человека. Элиф. 2017;12:6.

Мэнмэн Цзян^a,b; Хайде Чен^{b, c}; Гоцзи Го^{a, b, c, d, e}

а: Лаборатория Лянчжу, Медицинский центр Чжэцзянского университета, Ханчжоу, Китай;

б: Центр стволовых клеток и регенеративной медицины, Медицинский факультет Чжэцзянского университета, Ханчжоу, Китай;

c: Ключевая лаборатория тканевой инженерии и регенеративной медицины провинции Чжэцзян, д-р Ли Дак Сум и Ип Ио Чин, Центр стволовых клеток и регенеративной медицины, Ханчжоу, Китай;

d: Центр трансплантации костного мозга, Первая дочерняя больница, Медицинский факультет Чжэцзянского университета, Ханчжоу, Китай;

e: Институт гематологии Чжэцзянского университета, Ханчжоу, Китай.