南加州大学干细胞科学家揭示了男性和女性肾脏的关键区别

南加州大学的研究人员已经完成了对肾脏的详细解构,首次揭示了性别差异和更多器官的亲密肖像。

研究结果有助于区分肾病对男性和女性的不同影响,从而使3700万肾病患者受益。它们可以帮助医生确定与疾病相关的基因。它们可以帮助科学家重新编程DNA来操纵细胞,制造因疾病而丢失的新组织。

“我们所做的就是,第一次拍摄的单细胞组成的复杂的器官,然后确定每个细胞里的基因活动发生,然后重建肾脏的详细程度从未见过,”安德鲁·麦克马洪说Edythe广泛和伊莱中心主任在南加州大学再生医学和干细胞研究。“现在,任何人都可以访问我们的在线数据库,查明表达哺乳动物基因组中任何基因的肾脏细胞类型。”

这项研究发表在今天的《发育细胞》杂志上。麦克马洪是第一作者,与他一起的还有南加州大学凯克医学院宾夕法尼亚大学的同事。

比较雄性和雌性小鼠肾脏细胞

在实验室里,研究人员关注的是老鼠的肾脏,因此将研究结果转化为人类的确定性还不得而知。尽管如此,基于老鼠器官的研究已经被证明可以加速对人类疾病的了解。哺乳动物肾脏的关键组成部分——包括小鼠、大鼠和人类——在结构上的相似性和性别上的差异已经有过报道。

肾脏研究是南加州大学干细胞项目的重点。肾脏疾病影响15%的美国成年人,在种族和性别相关的肾脏损伤和疾病易感性方面存在显著差异。根据美国疾病控制与预防中心(Centers for Disease Control and Prevention)的数据,每天有240多名透析患者死亡。

为了解构肾脏,麦克马洪和他的团队结合了成年雄性和雌性老鼠肾脏细胞的单细胞RNA测序,并将它们与实验室的细胞培养物进行比较。

这些结果强调需要更好地了解人类肾脏内的性别多样性。

安德鲁·麦克马洪

他们发现,在与激素调节、肾脏疾病和肾脏关键生理活动相关的基因表达上,两性之间存在显著差异。例如,他们注意到调节血压的酶基因的性别差异。这种差异在肾元近端小管区域尤为明显,肾元近端是重吸收葡萄糖、金属离子等基本因子和解毒药物的主要组织。

麦克马洪说:“这些结果表明,有必要更好地了解人类肾脏内的性别多样性。”“我们知道老鼠和人类在急性肾脏损伤的易感性方面有相似之处——雄性处于明显的劣势——性别差异可能会影响药物研究和肾脏毒素的损害。”

性是如何影响肾脏疾病的

事实上,美国国立卫生研究院(National Institutes of Health)已经强调,研究需要考虑性别差异。性影响疾病、治疗和人们对药物的反应。过去,科学家们研究男性生理学,并将研究结果应用于女性,因此,诸如南加州大学的新研究等研究强调了生物差异的重要性。

麦克马洪说:“区分男性和女性肾脏的巨大差异。”“肾脏是身体液体平衡的调节器,既然女性生育后代,那么为了母亲和后代的利益,母亲可能需要有一些关键的不同。”

他说,这些发现可以通过增进对可能影响药物试验、药物毒性和细胞重编程的遗传程序的理解而有益于人类健康。

可搜索的数据库储存这些数据,肾细胞探索者,将使世界各地的研究人员,以正确的肾脏解剖框架研究每个细胞的基因表达。麦克马洪说,想要研究疾病相关基因的临床医生可以进入数据库,看看哪些细胞表达了该基因,从而改善基因、细胞和疾病之间的联系。


这项研究的作者包括McMahon + Andrew Ransick, Nils O. Lindstrom, Jing Liu, Jin-Jin Guo, Gregory F. Alvarado, Albert D. Kim和Hannah G. Black;宾夕法尼亚大学的秦珠和金俊雄。

麦克马洪实验室的工作得到了美国国家糖尿病、消化和肾脏疾病研究所(NIDDK)的国家卫生研究所的部分资助(DK110792, DK054364, DK107350-01)。Kim实验室的工作部分得到了NIDDK (DK107350-02S1)的资助。该小组的工作还得到了国家癌症研究所癌症中心赠款的支持(P30CA014089)。麦克马洪和金实验室都是NIDDK重建肾脏联盟的成员。麦克马洪也是NIDDK生殖生殖发育分子解剖学项目的成员。

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