单细胞RNA测序揭示了妊娠晚期恒河猴肾脏中肾单位前体细胞的过渡状态和信号传导变化

《BMC Genomics》：Single cell RNA sequencing reveals transitional states and signaling shifts in nephron progenitor cells of the late-gestation rhesus macaque kidney

摘要

背景

人类肾发生过程在妊娠34至36周时完成，其中60%的肾单位是在妊娠第三期通过侧支肾发生（LBN）形成的。目前，由于缺乏妊娠晚期人类肾脏的转录数据集，因此尚不清楚LBN的具体机制。我们假设，一群被诱导但仍在分裂的肾单位前体细胞（NPCs）可能有助于妊娠晚期的肾单位增殖。我们使用恒河猴这一已建立的LBN模型来帮助揭示潜在的机制。

方法

我们对妊娠第二期末期和第三期LBN期间的胎儿恒河猴肾脏（共9个样本）进行了单细胞RNA测序（scRNA-Seq）。这些数据通过Harmony软件包与8至18周妊娠期人类肾脏的公开scRNA-seq数据集进行了整合。利用RNAScope?技术评估并验证了差异表达基因及配体-受体相互作用。

结果

通过对64,782个恒河猴细胞的scRNA-seq数据进行标记转移分析，其中包含7,879个基于标记基因表达识别出的肾单位前体细胞（NPCs）。伪时间分析发现，在恒河猴中存在一个妊娠晚期特有的NPC谱系分支，而在人类妊娠中期并未观察到这一现象。差异表达分析显示，与妊娠中期的人类NPC相比，妊娠晚期的恒河猴NPC中SFRP1、FZD4和TLE2的表达增加，而FZD7、SHISA2、SHISA3和TLE4的表达减少；同时，在恒河猴输尿管芽（UB）尖端发现了SEMA3D的表达增加，这表明在LBN期间，原始NPC群体中的WNT和SEMA信号通路成分发生了变化。

结论

恒河猴为研究妊娠晚期灵长类动物的肾发生过程提供了独特的分子生物学平台。

我们的研究表明，一种由关键通路组成变化支持的自我更新NPC的过渡状态可能是从分支肾发生向侧支肾发生转变的机制基础，并有助于妊娠晚期的持续肾单位形成。然而，这些妊娠晚期NPC的变化是时间依赖性的还是物种依赖性的，仍有待进一步确定。

背景

人类肾发生过程在妊娠34至36周时完成，其中60%的肾单位是在妊娠第三期通过侧支肾发生（LBN）形成的。目前，由于缺乏妊娠晚期人类肾脏的转录数据集，因此尚不清楚LBN的具体机制。我们假设，一群被诱导但仍在分裂的肾单位前体细胞（NPCs）可能有助于妊娠晚期的肾单位增殖。我们使用恒河猴这一已建立的LBN模型来帮助揭示潜在的机制。

方法

我们对妊娠第二期末期和第三期LBN期间的胎儿恒河猴肾脏（共9个样本）进行了单细胞RNA测序（scRNA-Seq）。这些数据通过Harmony软件包与8至18周妊娠期人类肾脏的公开scRNA-seq数据集进行了整合。利用RNAScope?技术评估并验证了差异表达基因及配体-受体相互作用。

结果

通过对64,782个恒河猴细胞的scRNA-seq数据进行标记转移分析，其中包含7,879个基于标记基因表达识别出的肾单位前体细胞（NPCs）。伪时间分析发现，在恒河猴中存在一个妊娠晚期特有的NPC谱系分支，而在人类妊娠中期并未观察到这一现象。差异表达分析显示，与妊娠中期的人类NPC相比，妊娠晚期的恒河猴NPC中SFRP1、FZD4和TLE2的表达增加，而FZD7、SHISA2、SHISA3和TLE4的表达减少；同时，在恒河猴输尿管芽（UB）尖端发现了SEMA3D的表达增加，这表明在LBN期间，原始NPC群体中的WNT和SEMA信号通路成分发生了变化。

结论

恒河猴为研究妊娠晚期灵长类动物的肾发生过程提供了独特的分子生物学平台。

我们的研究表明，一种由关键通路组成变化支持的自我更新NPC的过渡状态可能是从分支肾发生向侧支肾发生转变的机制基础，并有助于妊娠晚期的持续肾单位形成。然而，这些妊娠晚期NPC的变化是时间依赖性的还是物种依赖性的，仍有待进一步确定。