《Nature Communications》：Injured epithelial cell states impact kidney allograft survival after T-cell-mediated rejection
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本研究针对T细胞介导排斥(TCMR)导致肾移植失败的关键临床问题，通过单细胞测序和空间转录组学技术，首次系统揭示了TCMR诱导的肾上皮细胞损伤状态的空间异质性及其与免疫细胞互作特征，并证实这些损伤状态的丰度与移植肾生存率显著相关，为改善移植预后提供了新靶点。
肾移植是终末期肾病患者的重要治疗手段，然而T细胞介导的排斥反应(TCMR)仍然是导致移植肾失败的主要原因之一。尽管临床上通常认为TCMR可以通过强化免疫抑制治疗得到控制，但令人困惑的是，即使组织学上显示排斥反应已经缓解，许多患者仍然面临移植肾功能逐渐丧失的风险。这一矛盾现象提示，当前的治疗策略可能未能完全解决排斥反应过程中发生的组织损伤问题，特别是对肾实质细胞的直接损害。传统研究多聚焦于免疫细胞浸润和炎症反应，但对TCMR过程中肾上皮细胞的具体损伤状态及其临床意义了解甚少。
发表在《Nature Communications》上的这项研究创新性地采用了跨物种研究策略，结合小鼠模型和人类临床样本，系统阐述了TCMR过程中肾上皮细胞损伤状态的分子特征、空间分布规律及其对移植肾长期存活的影响。
研究人员主要运用了以下几种关键技术方法：建立了小鼠同种异体肾移植模型模拟TCMR；采用单核RNA测序(snRNA-seq)分析基因表达变化；利用Xenium平台进行空间转录组学分析确定细胞定位；通过免疫荧光染色验证关键发现；对3858例人类肾移植活检样本进行批量转录组数据的单细胞反卷积分析；使用统计学方法评估损伤细胞状态与临床预后的相关性。
研究结果部分：
Allogeneic kidney transplantation in mice induces acute TCMR
研究人员首先建立了小鼠肾移植模型，包括同系移植(对照)和同种异体移植(TCMR模型)。移植后7天，同种异体移植肾脏表现出典型的TCMR组织学特征，包括间质炎症和肾小管炎。临床指标显示，同种异体移植小鼠出现急性肾损伤(AKI)和生存率降低。通过单核RNA测序和空间转录组学分析，研究人员成功鉴定了肾脏中的所有主要细胞类型，并发现同种异体移植样本中白细胞比例显著升高，与组织学观察到的炎症现象一致。
Mouse TCMR induces pronounced gene expression responses in kidney epithelial cells
差异基因表达分析显示，TCMR引起了广泛的基因表达变化，其中以上皮细胞的反应最为显著，特别是在近端小管(PT)和髓袢升支粗段(TAL)。这些上皮细胞表现出典型的损伤标志物(如Havcr1、Lcn2)表达上调，同时炎症趋化因子和MHC分子的表达也普遍增加。通路富集分析揭示了干扰素信号通路、白细胞介素信号和上皮间质转化(EMT)等相关通路的激活。
Mouse TCMR elicits spatially diverse injured cell states in PT and TAL
通过亚群分析，研究人员在PT中鉴定出4个损伤细胞状态(PT Injury m1-m4)和1个增殖细胞群(PT Prolif)，在TAL中鉴定出3个损伤状态(TAL Injury m1-m3)和1个增殖细胞群(TAL Prolif)。这些损伤状态呈现出不同的基因表达特征和空间分布模式。其中，PT Injury m4和TAL Injury m3表现出最严重的去分化特征，表达多种与上皮损伤、炎症反应和组织重塑相关的基因。
TCMR-induced injured epithelial cell states show heterogeneous proximity to immune cells and surrounding cell type environments
空间分析显示，不同的上皮损伤状态与免疫细胞的邻近关系存在显著差异。PT损伤细胞，特别是PT Injury m3和m4，与白细胞共定位的概率最高，而TAL损伤细胞与免疫细胞的邻近关系则相对较弱。通过无偏的空间聚类分析，研究人员发现了富含损伤PT细胞、免疫细胞和间质细胞的特定微环境，提示这些区域可能形成了促炎和促纤维化的生态位。
Human TCMR kidney allografts exhibit injured cell states resembling those in mice
对人类TCMR和稳定移植肾活检样本的单核RNA测序分析显示，人类样本中同样存在与小鼠相似的PT和TAL损伤细胞状态。跨物种比较分析证实，小鼠中最严重的损伤状态(PT Injury m4和TAL Injury m3)与人类对应的损伤状态(PT Injury h2和TAL Injury h2)高度相似。这些损伤状态在人类样本中通过免疫荧光染色得到了验证。
Injured epithelial cell states significantly impact kidney allograft survival after TCMR
最重要的是，研究人员发现这些上皮损伤状态与移植肾的临床预后密切相关。通过对1061例肾移植活检样本的批量转录组数据分析，发现PT Injury h2、TAL Injury h1和TAL Injury h2的高评分与TCMR患者3年内移植肾失功的风险显著相关。有趣的是，PT Injury h1的高评分反而与改善的移植肾存活相关，提示这种损伤状态可能代表一种修复性的上皮细胞表型。
研究结论与讨论部分强调，本研究首次系统描述了TCMR过程中肾上皮细胞损伤状态的分子特征和空间分布规律，并证实这些损伤状态是影响移植肾长期存活的关键决定因素。特别重要的是，研究发现即使在没有排斥反应的随访活检中，部分患者仍然保持着高水平的损伤上皮细胞，这解释了为什么TCMR缓解后移植肾功能仍可能持续下降。这些损伤细胞状态不仅反映了肾单位的丢失，更可能通过与其他细胞的相互作用，形成促纤维化微环境，从而主动参与移植肾的进行性损伤过程。
该研究的临床意义在于，识别出的上皮损伤生物标志物有望用于TCMR患者的风险分层和治疗监测。通过检测尿液中的上皮细胞或活检样本的分子特征，医生可以更准确地评估患者的预后风险，并制定个体化的治疗策略。此外，这些损伤上皮细胞状态本身也可能成为未来治疗干预的新靶点，为改善肾移植患者的长期预后提供了新的方向。
这项研究通过整合高分辨率分子数据与临床结局信息，成功地将基础研究发现转化为具有临床价值的预后指标，为移植肾脏病学的精准医疗开辟了新途径。
