《科学》：近70000个细胞测序 人类首个肾脏免疫细胞图谱问世

最新一期《科学》杂志上，刊登了人类细胞图谱（Human Cell Atlas）的一项新进展。

来自英国多家研究机构的科学家，合作展示了人类第一份肾脏免疫细胞图谱。研究者对来自胚胎和成年个体的近70000个肾脏细胞进行单细胞测序，在此基础上绘制出肾脏内的免疫细胞群。这份全面的细胞普查将为肾脏相关疾病的诊断和治疗提供依据。

肾脏位于腰部两侧后方，对过滤血液具有重要作用。一对肾脏每分钟可过滤约半杯血液，清除其中的废物和多余的水，使其以尿液的形式排出体外。肾脏维持了血液中水、盐和矿物质的健康平衡，才能使人体其他部位的神经、肌肉以及各种组织正常工作。

人有一对肾（图片来源：参考资料[3]）

当肾脏受损无法正常过滤血液时，会逐渐丧失功能，引发慢性肾病。相关数据显示，全球超过8.5亿人患有慢性肾病，通常由糖尿病、高血压和复发性感染引起。慢性肾脏疾病可以发展为肾衰竭，如果没有透析或肾移植，将危及生命。

在应对肾脏组织损伤时，免疫系统发挥着重要作用，可我们对肾脏内的作用机理却所知甚少。因此，构建肾脏免疫细胞图谱，可以帮助我们更好地理解慢性肾脏疾病是怎么发生和发展的，还可以知道为什么在肾移植时会发生排斥反应，最终造福人类的健康。

肾的解剖结构，肾单位（nephron）是其基本功能单位（图片来源：参考资料[1]）

为了构建这份图谱，研究人员分别研究了胎儿、儿童和成人的肾脏组织，绘制出不同生命发育阶段、肾脏特定区域存在的免疫细胞类型。

研究者一共分析了将近70000个细胞，采用单细胞RNA测序，了解每个细胞中处于激活状态的基因，并查明存在的免疫细胞类型。

“我们在肾脏不同区域绘制出不同类型免疫细胞的分布，”共同通讯作者、惠康桑格研究所（Wellcome Sanger Institute）、剑桥大学的Menna Clatworthy教授介绍，“在靠近尿液通过输尿管离开肾脏的位置，我们看到一个强大的免疫防护区，可以抵抗尿路感染。了解健康肾脏中不同的细胞如何抵御疾病，对于应对慢性肾病的发展和确定新疗法十分重要。”

对成熟肾细胞的类型分析，其中红色表示不同的免疫细胞（图片来源：参考资料[1]）

而对胚胎不同时期的分析发现，正在发育的肾脏里，最早建立的细胞群是巨噬细胞。随着年龄的增长，这类可以吞噬有害细菌和病毒的大个头白细胞仍会留在肾脏中，发挥着保护人体免受感染的重要作用。

此外，胚胎发育时期，肾脏里几乎没有活跃的免疫细胞，与“胎儿相对来说无菌”的观点一致。我们在出生时和出生后遇到细菌等外源微生物，才促使免疫系统不断发展。

胚胎不同发育时期的肾细胞类型分析（图片来源：参考资料[1]）

“我们创建了首份地图，显示肾脏免疫系统在生命早期如何发育，以及随着进入成年如何变化。”该研究的共同通讯作者、纽卡斯尔大学（Newcastle University）的Muzlifah Haniffa教授说，“我们在处于发育阶段的肾脏中找到了最早的细胞类型，这些一生都在肾脏内的巨噬细胞对保护我们抵抗感染非常重要。”

在另一位共同主要作者、剑桥大学的Sam Behjati博士看来：“这份肾脏细胞图谱提供了一个新的窗口让我们了解儿童肾脏疾病，包括儿童肾癌，是怎么发生的。研究者能由此探究疾病相关的基本问题，比如为什么有些病人对治疗有反应、有些病人却没有。”

人类细胞图谱计划的联席主席Sarah Teichmann博士也是这项研究的主要作者之一，她指出：“人类肾脏图谱的绘制使我们离人类细胞图谱的产生又近了一步。”在这个全球合作的项目中，研究人员希望最终制出一张包含人体37万亿细胞的“谷歌地图”。“我们将发现新的细胞类型，揭示细胞如何随年龄变化，了解我们如何衰老、为什么会衰老，以及生病时会发生什么。人类细胞图谱将是一个免费的在线资源，任何人都可以使用。”

参考资料

[1] Benjamin J. Stewart et al. (2019). Spatiotemporal immune zonation of the human kidney. Science, DOI 10.1126/science.aat5031

[2] Human kidney map charts our growing immune defense. Retrieved 26-SEP-2019, from https://www.sanger.ac.uk/news/view/human-kidney-map-charts-our-growing-immune-defence

[3] Your Kidneys & How They Work. Retrieved 26-Sep-2019, from https://www.niddk.nih.gov/health-information/kidney-disease/kidneys-how-they-work

来源：学术经纬