Enkelcellsekvensering avslöjar molekylär identitet av sällsynta njurcelltyper

Njurvävnad är mycket heterogen med mer än 30 olika distinkta celltyper. Detta har gjort det svårt att definiera molekylära fingeravtryck av enskilda njurcellstyper eftersom uttrycksnivåer erhållna genom analys av hel njurvävnad genererar medelvärden för stora populationer av celler. För att övervinna denna utmaning har forskargruppen utvecklat enkelcells-RNA-sekvenseringsprotokoll i mus- och mänsklig njurvävnad, med ett särskilt fokus på ultrafiltreringsenheten i njuren, glomerulus.

Vilka är de viktigaste resultaten i studien?

– Vi upptäckte tidigare okänd heterogenitet i glomerulära ”murala” celler (mesangiala celler). Detta är mycket intressant eftersom mesangial cellskada är känd för att spela en nyckelroll i utvecklingen av de flesta kroniska njursjukdomar. I vår studie skriver vi om definitionen av mesangialcellen och förnyar vår kunskap om denna unika celltyp avsevärt. En annan viktig upptäckt i vår studie var att humana njurceller hade mycket olika molekylära signaturer från motsvarande musceller. Till exempel uttrycktes många sjukdomsassocierade humana cell-specifika gener inte av samma celltyper i mus. Dessa skillnader kan förklara många translationella utmaningar i fältet och våra data kan förhoppningsvis styra valet av djurmodeller i framtida studier.

Vilken är din grupp och KI:s roll i studien?

– Vår grupp hade ett övergripande ansvar för att driva projektet. Vi optimerade och utförde fångst av enstaka celler, uppföljningsanalyser, valideringsexperiment och funktionella studier. Bioinformatiska analyser utfördes tillsammans med professor Rickard Sandbergs grupp vid institutionen för cell- och molekylärbiologi. Humant njurbiopsimaterial samlades in vid avdelningen patologi på Karolinska Universitetssjukhuset. Högupplöst avbildning av njurvävnad gjordes i samarbete med Scilifelab och universitetet i Köln, Tyskland.

Vad händer nu, vad är nästa steg?

– Uppenbarligen kan single-cell transkriptomik användas för att studera många olika biologiska och kliniska frågor inom nefrologi. En enastående fråga handlar om reno-skyddande läkemedel: varför bevarar de njurfunktionen? För närvarande använda läkemedel baseras till stor del på återanvändning av befintliga läkemedel och är varken njurmålbaserade eller utformade för att hantera de underliggande molekylära mekanismerna. Encellsprofilering av njurar som behandlas med dessa läkemedel kan avslöja vilka celltyper och mekanismer som förmedlar deras reno-skyddande effekter. Detta kan öppna möjligheter att utveckla nya, mer målinriktad njurterapi.

– Vi vill också använda encellsprofilering för att studera regenerering i njurvävnad. Detta är ett mycket kontroversiellt ämne eftersom vi fortfarande inte vet om vissa viktiga njurcellstyper kan regenereras eller inte. Jag tror att encellsprofilering av potentiella stamcellpopulationer kan ge svar på några viktiga frågor inom detta område.