南加州大学Cell子刊追踪人类肾脏如何形成过滤单元

时间：2021-08-25 00:00:00 来源：网络整理

说到构建肾脏，只有大自然拥有完整的蓝图。但南加州大学领导的一个科学家团队通过对肾脏如何形成过滤单元(即肾元)的全面分析，设法借用了大自然的一些页面。

这项研究发表在《发育细胞》杂志上，是南加州大学干细胞生物学和再生医学系安迪·麦克马洪实验室的研究，由Nils Lindström领导，他作为博士后研究员开始了这项研究，现在是该部门的助理教授。这项研究还引入了来自英国普林斯顿大学和爱丁堡大学的合作者的专业知识。

该团队追踪了细胞如何相互作用为人类肾脏奠定基础的蓝图，以及异常的发育过程如何导致疾病。他们的发现作为人类肾脏发育图谱(https://sckidney.flatironinstitute.org/)的一部分公开，这是一个可搜索的数据库，显示基因在发育中的人类肾脏中何时何地活跃，并预测发育中的细胞类型中发生的调控相互作用。

Lindström说:“只有一种方法可以构建肾脏，那就是自然的方法。”“只有理解正常胚胎发育的逻辑框架，我们才能提高合成细胞类型的能力，建立疾病模型，并最终构建功能系统，取代有缺陷的肾脏。”

为了重建大自然的分子和细胞蓝图，研究小组研究了数百个人类和小鼠肾元在其典型发展轨迹上的不同位置。这使得研究人员能够比较自人类和老鼠从它们共同的哺乳动物祖先分化以来，在近2亿年的进化过程中保存下来的重要过程。

这项研究详细介绍了人类和小鼠肾元形成的类似遗传机制，使其他科学家小组能够遵循这些发育程序的逻辑，制造出新的类型的肾细胞。总之，至少有20种特殊的细胞类型组成了肾脏错综复杂的管状网络，它有助于维持体内液体和pH值的平衡，过滤血液，并将毒素集中到尿液中以供排泄。

Lindström说:“通过生成人类肾元形成的美丽复杂过程的详细视图，我们旨在加强我们对发育和疾病的理解，同时指导构建人造肾脏结构的努力。”

科学家们还能够确定在肾脏和尿道先天性畸形(CAKUT)中已知作用的表达基因的精确位置。在特定类型的细胞中，研究人员发现了相互作用的基因网络。基于这些关联，该团队预测了在CAKUT和其他肾脏疾病中探索的新的候选基因。

Lindström说:“我们推断个体细胞中基因表达的空间坐标的方法可以广泛用于创建其他发展中的器官系统的类似图谱——这是世界上许多研究小组的一个重要重点。”“这项研究体现了合作科学的影响，将美国和欧洲的专业知识汇集在一起，将发育解剖学与先进的分子、计算和显微镜工具联系起来。”

原文检索：

A spatial map of the gene activity driving the generation of human nephrons

DOI10.1016 / j.devcel.2021.07.017

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