时间是从零开始构建肾脏的一切

南加州大学的研究人员发现，早期或晚期到达会对聚集形成新肾的早期细胞产生重大影响。科学家们展示了形成肾脏过滤单位(称为肾单位)的祖细胞是如何在它们到达肾单位形成场景时成熟为完全不同类型的细胞的。

这一发现促进了对如何组装积木以塑造肾脏组织的理解。对肾细胞的深入了解有助于推进药物开发和治疗，制造肾脏成分，并最终建立新的器官。根据美国疾病控制和预防中心的数据，美国约有七分之一的成年人(即3000万人)患有慢性肾病。

“通过研究正常的人类肾单位发育，我们获得了关于如何在实验室中复制这种错综复杂过程的重要信息，”南加州大学和美国中心的干细胞研究中Eli和Edythe Broad再生医学中心主任Andy McMahon说。“希望实验室培养的肾单位可用于进一步研究发展过程，筛选治疗疾病的潜在疗法，并最终提供构建功能性肾脏用于移植给患者的基石。”

建立肾脏：蓝图是什么?

麦克马洪带领一个研究小组建立了一个蓝图，说明零件如何组合在一起并起作用。研究小组发现，随着祖细胞的准确到达决定了它们在肾脏中的形态和功能，时机至关重要。

具体来说，它需要大约100万个肾单位才能形成人体肾脏。科学家观察到，每当这些结构中的一个形成时，肾单位祖细胞(NPC)逐渐致力于成为各种成熟细胞类型并加入正在发育的肾单位。早期到达肾单位的NPC开始分化并成为“小管”，它控制重要化合物重吸收回血液并带走尿液。发生晚期的NPC发展成“肾小球”，即过滤血液的结构。

“时间对于确定每个祖细胞的成熟细胞类型至关重要，”该研究的主要作者，干细胞研究中心的研究员Nils O. Lindstrom说道，该研究中心是凯克医学院的一部分。南加州大学。

为了证明他们的预测是准确的，Lindstrom及其同事在小鼠肾脏中使用了基因标记的NPC，并在显微镜下生长这些NPC，同时使用延时成像捕获图像。这使他们能够证明NPC如何逐渐进入新形成的肾单位，并打开特定细胞类型特有的基因。

分析和解释

与USC Dornsife文学，艺术和科学学院分子和计算生物学部门的科学家合作，科学家们开发出新的技术来分析和解释所谓的“单细胞RNA测序数据”。单细胞RNA测序是一种新技术，科学家可以分解整个组织和器官，观察每个细胞的基因活动。使用这种方法，该团队记录了NPC如何转变为具有特定基因活性的中间细胞类型，将其识别为特定成熟细胞类型的前体。

为了实现肾单位细胞类型的完全多样化，当试图在实验室环境中培养肾脏时，科学家需要了解这些前体细胞类型在正常情况下如何在体内形成。单细胞RNA测序提供了在肾单位中形成特定细胞类型时激活的所有基因和遗传途径的视图。

肾功能衰竭是美国人死亡的主要原因。大约662,000人靠慢性透析或肾移植为生。根据疾病预防控制中心和美国肾脏基金会的数据，男性患终末期肾病的可能性比女性高出64%，非裔美国人的风险比白人高4倍。