اطلس جدید بافت کلیه می تواند درک آسیب و بیماری کلیه را ارتقا دهد

محققان در دانشکده پزشکی دانشگاه واشنگتن در سنت لوئیس به رهبری یک مطالعه بزرگ کمک کردند که توسط مؤسسه ملی بهداشت (NIH) تامین شده بود، که تنوع سلولی و مولکولی غنی را در کلیه‌های سالم و بیمار کشف کرد، و یک اطلس بافت کلیه ایجاد کرد که کمک بیشتری خواهد کرد. درک آسیب و بیماری کلیه

دانشمندان دانشکده پزشکی دانشگاه واشنگتن در سنت لوئیس از جمله رهبران یک موسسه چندگانه هستند تیم تحقیقاتی که اطلسی را بر روی سلول های بی شمار کلیه ساخته اند. هدف اطلس بافت کلیه، درک بیشتر آسیب و بیماری کلیه است.

با تکیه بر کار قبلی که 30 نوع سلول در کلیه را نشان می داد، محققان 51 نوع سلول، برخی نادر و جدید، در کلیه سالم و 28 نوع سلول مرتبط با ویژگی های مرتبط با آسیب یا بهبودی را نشان دادند. آنها ریز جهان های سلولی متنوعی را با امضاهای ژنتیکی غنی در امتداد بخش هایی از کلیه مرتبط با نارسایی کلیه در بیماران یا بهبودی پس از آسیب کشف کردند. در مجموع، آنها یک نقشه جامع دو بعدی و سه بعدی از سازماندهی سلول های کلیه و هویت مولکولی در کلیه های سالم و بیمار ایجاد کردند.

این مطالعه که توسط مؤسسه ملی دیابت و بیماری‌های گوارشی و کلیوی مؤسسه ملی سلامت (NIH) تأمین شده است، در 19 جولای در Nature منتشر شده است.

“ما گزینه های درمانی خوبی برای بیماران مبتلا به بیماری کلیوی نداریمسانجی جین، MD، PhD، استاد پزشکی دانشگاه واشنگتن که این مطالعه را با پنج نویسنده همکار رهبری کرد، گفت.با نقشه برداری از امضاهای مولکولی، امیدواریم بتوانیم پیش بینی کنیم که کدام بیماران در معرض خطر پیشرفت به سمت نارسایی کلیه هستند. این دانش مولکولی روزی ما را به سمت درمان های دقیق و سفارشی برای بیمارانمان سوق خواهد داد.”

تیم جین، از جمله محققین همکار جوزف پی. گوت، MD، PhD، پروفسور پاتولوژی و ایمونولوژی لادنسون. Anitha Vijayan، MD، استاد پزشکی در بخش نفرولوژی؛ و اریک اچ کیم، MD، دانشیار جراحی، با سایر اعضای پروژه پزشکی دقیق کلیه (KPMP)، برنامه اطلس زیست مولکولی انسانی (HuBMAP)، اطلس سلول انسانی، و دانشمندانی از سایر موسسات برای تکمیل تک سلولی کار کردند. و آزمایشات فضایی روی نزدیک به 100 کلیه سالم و بیمار انسان.

پروژه پزشکی دقیق کلیه که توسط NIH نیز پشتیبانی می شود، با هدف بهبود درمان بیماری کلیوی است. در تلاش است تا با کمک شرکت کنندگان مبتلا به بیماری کلیوی که مایل به انجام بیوپسی کلیه هستند، این کار را صرفاً برای مشارکت در تحقیقات انجام دهد. این مطالعه همچنین از HuBMAP، یک برنامه مشترک با حمایت مالی NIH که هدف آن تعریف فضایی هر سلول در بدن انسان سالم است، و Human Cell Atlas، یک تلاش تحقیقاتی بین‌المللی برای جمع‌آوری اطلاعات در مورد حداقل 10 میلیارد سلول انسانی، دریافت کرد.

این تحقیق جدید یکی از 9 مطالعه است که به طور همزمان در مجلات Nature Portfolio منتشر شده است و اولین مجموعه از نقشه های ایجاد شده توسط محققان در مؤسسات تحت حمایت HuBMAP را معرفی می کند. جین همچنین یکی از نویسندگان ارشد در یکی دیگر از مطالعات منتشر شده در Nature Communications است که از محله های سلولی سالم و آسیب دیده در مناطقی که سنگ کلیه تشکیل می شود نقشه برداری می کند و نشانگرهای زیستی را در ادرار شناسایی می کند که مختص بیماران مبتلا به بیماری سنگ کلیه است.

عملکرد کلیه پس از 35 سالگی به آرامی کاهش می یابد. بیماری های مزمن مانند دیابت و فشار خون بالا و انباشته شدن آسیب کلیه – از طریق ضربه فیزیکی، اکسیژن کم یا تغییرات در جریان خون به کلیه ها در حین جراحی، واکنش به دارو، مصرف تفریحی دارو و حتی کم آبی بدن – می تواند به سرعت زوال طبیعی را تسریع کند و باعث بیماری کلیوی و در نهایت نارسایی کلیه شود. گزینه‌های درمانی محدود به دیالیز یا اهدای عضو است.

محققان با استفاده از آنالیزهای تک سلولی، ویژگی‌های مولکولی سلول‌های سالم و بیمار کلیه را در بخش‌های مختلف کلیه از نمونه‌های بیوپسی کلیه بیماران مشخص کردند. آنها همچنین تجزیه و تحلیل های فضایی را برای ایجاد تصاویر سه بعدی از سلول هایی که در جوامع زندگی می کنند و با همسایگان خود در ارتباط هستند، انجام دادند. یک دیدگاه جامع از چنین روابطی ممکن است هدف گیری درمانی غیر اختصاصی کل کلیه و کل جوامع سلولی را کاهش دهد و راه را برای داروهای بهتر و دقیق تر با عوارض جانبی کمتر هموار کند.

“ما یک اطلس معیار ایجاد کردیم که جامعه می تواند از آن به عنوان مرجع برای دریافت بینش در مورد چگونگی ایجاد بیماری کلیوی استفاده کند.” جین، همچنین مدیر مرکز تحقیقات ترجمه کلیه، که به عنوان یک مخزن زیستی برای بیوپسی های جمع آوری شده کلیه عمل می کند، گفت که برخی از آنها در این مطالعه به عنوان بخشی از برنامه اطلس زیست مولکولی انسان مورد استفاده قرار گرفتند. “ما به نحوه سازماندهی سلول های کلیه، هویت مولکولی آنها و چگونگی تغییر آنها از حالت سالم به بیماری نگاه کردیم. با این دانش، می‌توانیم درباره داروها یا اهداف مولکولی کوچکی که می‌توانند از پیشرفت بیماری جلوگیری کنند یا بهبودی از آسیب را بهبود بخشند، فکر کنیم.»

جین با تجزیه و تحلیل 300000 سلول کلیه انسان از تنوع انواع سلولی، از جمله بینابینی، ایمنی و اندوتلیال شگفت زده شد. او گفت: «ما چندین حالت سلولی تغییر یافته را در بسیاری از بخش‌های مختلف کلیه پیدا کردیم که منعکس‌کننده انعطاف‌پذیری در فنوتیپ‌های سلولی است که سلول‌ها در حال انتقال به حالت‌های سالم، آسیب و بهبودی هستند. که در حال انجام است و شامل تجزیه و تحلیل بیش از 1 میلیون سلول کلیه است.

این همکاری همچنین منابع متعددی را ایجاد کرد که کاربران می توانند از آنها برای شناسایی و درک نتایج تحقیقات خود استفاده کنند. یکی از این ابزارها نامگذاری استاندارد و هویت معیار سلول های اصلی، کوچک و نادر در کلیه را ارائه می دهد. اکنون محققان می توانند مجموعه داده های خود را حاشیه نویسی کنند و به ارتقای ارتباطات منسجم در مطالعات تحقیقاتی کمک کنند.

تیم چند رشته ای شامل محققین مشترک مایکل تی. ایدون، دکتر، پیر سی. داگر، MD، و تارک ام. الاچکار، دکتر، نفرولوژیست از دانشگاه ایندیانا است. دکتر کان ژانگ، استاد مهندسی زیستی که در دانشگاه کالیفرنیا در سن دیگو این تحقیق را انجام داد. و ماتیاس کرتزلر، MD، PhD، نفرولوژیست و استاد پزشکی محاسباتی و بیوانفورماتیک از دانشگاه میشیگان.