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多组学与空间分析揭示幼鼠肾脏性别特异性基因调控差距,,,,,, ,为肾脏疾病钻研点亮新方向


?  肾脏,,,,,, ,这个如同精密过滤器般的器官,,,,,, ,在维持人体正常生理职能中表演着举足轻沉的角色,,,,,, ,它不仅掌管过滤血液、维持体液平衡,,,,,, ,还参加多种激素的代谢调节。。 。。。。然而,,,,,, ,在肾脏有关疾病的钻研中,,,,,, ,一个有趣却又复杂的景象逐步引起了科学家们的关注 —— 很多肾脏疾病的发病率和进展存在显著的性别差距。。 。。。。例如,,,,,, ,男性患肾癌的风险相对较高,,,,,, ,而女性似乎在某些肾脏疾病中拥有肯定的激素;;;;;;;;ぷ饔谩。 。。。。但持久以来,,,,,, ,这些性别差距背后的分子机造却如同迷雾,,,,,, ,笼罩着肾脏疾病的钻研领域,,,,,, ,让科学家们难以精准把握。。 。。。。

为了揭开这层神秘的面纱,,,,,, ,华盛顿大学圣路易斯分校(Washington University in St. Louis)的钻研人怨毓开了一项极具意思的钻延祝。 。。。。他们整合了来自六个平台的数据,,,,,, ,对 68 只幼鼠在胚胎期 16.5 天(E16.5)、诞生(P0)、3 周龄、12 周龄、52 周龄和 92 周龄这六个发育和成年功夫点的 76 个肾脏样本进行了全面分析,,,,,, ,旨在构建幼鼠肾脏在整个性命周期中的分子图谱,,,,,, ,深刻探索肾脏性别二态性的奥秘。。 。。。。

这项钻研成就颁发在《Nature Genetics》杂志上,,,,,, ,为肾脏疾病的钻研启发了新的方向。。 。。。。钻研人员通过一系列严谨的尝试设计和数据分析,,,,,, ,得出了很多沉要结论,,,,,, ,对深刻理解肾脏生理和疾病机造意思沉大。。 。。。。


在钻研步骤上,,,,,, ,钻研人员使用了多种先进的技术伎俩。。 。。。。首先,,,,,, ,利用单细胞测序技术,,,,,, ,蕴含单细胞核 RNA 测序(snRNA - seq)和单细胞核转座酶可及染色质测序(snATAC - seq),,,,,, ,对肾脏细胞进行高分辨率的基因表白和染色质可及性分析。。 。。。。其次,,,,,, ,借助 Visium 空间转录组学(ST)和 Xenium 技术,,,,,, ,钻研人员可能在空间层面解析基因表白模式,,,,,, ,精准定位分歧细胞类型在肾脏中的地位。。 。。。。此表,,,,,, ,还使用了多沉成像和免疫荧光(IF)技术,,,,,, ,从蛋白质水平验证基因表白差距 。。 。。。。在样本选择上,,,,,, ,使用了 C57BL/6J 幼鼠,,,,,, ,并对分歧发育阶段的幼鼠肾脏进行采样,,,,,, ,同时也分析了人类肾脏样本,,,,,, ,确保钻研了局的普适性。。 。。。。

下面来具体看看具体的钻研了局:

幼鼠肾脏的综合多组学分析:钻研人员网络了分歧发育阶段幼鼠的肾脏样本,,,,,, ,通过 snRNA - seq 和 snATAC - seq 获得了 203,139 个高质量细胞。。 。。。。经过质量节造和批次效应校对后,,,,,, ,对数据进行整合分析。。 。。。。通过 Visium ST 技术,,,,,, ,观察到分歧发育阶段肾脏细胞类型的散布变动,,,,,, ,如胚胎期和新生儿期的细胞类型与成年期有显著差距,,,,,, ,且已知的肾脏分段象征基因在空间上出现出预期的散布模式。。 。。。。

  1. 青春期后 PT 中转录的性别二态性显露:在钻研分歧肾脏段的性别差距时,,,,,, ,发现 PT 细胞在发育和性别差距方面阐发出怪异的模式。。 。。。。3 周龄时,,,,,, ,PT 基因表白谱与后期春秋分歧,,,,,, ,且性别左袒较弱。。 。。。。随着性成熟,,,,,, ,从 3 周龄到 12 周龄,,,,,, ,PT 中很多基因的表白模式产生显著变动,,,,,, ,例如 Rhobtb1 和 Ehhadh 等基因在 3 周龄时高表白,,,,,, ,随后降落;;;;;;;;而 Ghr 基因在 3 周龄时无表白,,,,,, ,后期则维持高水平。。 。。。。同时,,,,,, ,在 PT 中还鉴定出大量性别差距表白基因(DEGs),,,,,, ,这些基因在男性和女性中的表白模式差距显著,,,,,, ,且在 PT(S2)和 PT(S3)段比 PT(S1)段更为显著。。 。。。。
  2. 性别左袒的 DEGs 在 PT(S3)中最为常见:通过对上皮细胞类型的有关性分析,,,,,, ,发现 PT(S3)中性别左袒的 DEGs 数量最多。。 。。。。对这些 DEGs 进行通路分析批注,,,,,, ,女性在肌天生、白细胞介素 2(IL - 2) - 信号转导和转录激活因子 5(STAT5)信号通路以及上皮 - 间质转化等通路中富集;;;;;;;;男性则在异生物质和脂肪酸代谢通路中富集。。 。。。。此表,,,,,, ,还验证了一些已知的性别左袒基因,,,,,, ,并发现了新的性别左袒基因,,,,,, ,如 Socs2 和 Akr1c21,,,,,, ,这些基因在蛋白质水平也阐发出显著的性别差距。。 。。。。
  3. 幼鼠 PT 性别二态性的分子机造:通过转录因子(TF)调控子活性分析,,,,,, ,发现 PT(S3)中很多调控子存在性别左袒,,,,,, ,且调控子富集在 3 周龄到 12 周龄间产生显著变动,,,,,, ,暗示性激素的参加。。 。。。。钻研人员提出了两种调节 PT(S3)中女性左袒 DEGs 的机造:催乳素诱导的 JAK2/STAT5 激活以及 STAT5/BCL6 在靶启动子上的竞争性结合。。 。。。。其中,,,,,, ,Socs2 和 Prlr 的表白可能受这两种机造共同节造,,,,,, ,而 Abcc3 和 Acot7 仅依赖 JAK2/STAT5 激活。。 。。。。
  4. 性别左袒的空间散布模式:利用 Xenium 平台分析肾脏的空间表白模式,,,,,, ,钻研人员确定了肾脏的四个分歧区域,,,,,, ,并发现了五种性别二态性的空间表白模式。。 。。。。例如,,,,,, ,Pigr 基因在男性肾脏的皮质和表髓质表条纹(OSOM)中高表白,,,,,, ,且在 PT(S3)的皮质髓质接壤处达到峰值;;;;;;;;Akr1c21 基因在男性 PT(S3)中特异性富集,,,,,, ,在女性 OSOM 中表白急剧降落。。 。。。。同时,,,,,, ,参加 JAK/STAT 通路的女性左袒基因 Prlr、Jak2 和 Socs2 在女性 PT(S3)中表白较高,,,,,, ,且在 OSOM 中出现出显著的表白峰值。。 。。。。
  5. 核受体(NRs)调节 PT 中的性别左袒 DEGs:通过基序富集分析,,,,,, ,钻研人员发现分歧性别在 PT(S2)和 PT(S3)中存在特异性的基序。。 。。。。例如,,,,,, ,C/EBP 家族在女性中高度富集,,,,,, ,而 NR1、NR2 和 NR3 在男性中富集。。 。。。。进一步分析发现,,,,,, ,雄激素受体(AR)基序在男性的所有 PT 段中均有显著较高的富集,,,,,, ,批注雄激素直接参加了男性肾脏性别左袒基序的富集。。 。。。。约 14% 的男性左袒 DEGs 是 AR 基序的下游靶标。。 。。。。
  6. 在人类中评估幼鼠 PT 性别 DEGs:钻研人员在人类样本中评估了幼鼠钻研的发现,,,,,, ,了局显示 PT 同样是人类中拥有最多性别 DEGs 的细胞类型。。 。。。。在幼鼠和人类中,,,,,, ,别离有 87%(906 个)和 82%(796 个)的性别 DEGs 阐发出一样的趋向,,,,,, ,且有 135 个和 111 个沉叠的 DEGs 在两者中均显示出大于两倍的表白差距。。 。。。。通过 IF 染色和多沉成像技术,,,,,, ,在蛋白质水平验证了部门基因(如 SOCS2、SCD、CYP4B1 和 INMT)的性别差距。。 。。。。
  7. 衰老对肾脏分歧性别细胞类型的影响:比力 92 周龄幼鼠肾脏与年轻幼鼠肾脏,,,,,, ,发现免疫细胞在衰老肾脏中逐步堆集。。 。。。。在分歧细胞类型中,,,,,, ,PT 在衰老过程中阐发出最多的基因扭转,,,,,, ,且老年雄性幼鼠的差距比雌性幼鼠更为显著;;;;;;;;而网络管主细胞(CD_PC)在雌性幼鼠中阐发出更丰硕的衰老有关扭转。。 。。。。钻研还发现,,,,,, ,一些衰老有关基因与肾脏疾病有关,,,,,, ,如 Pappa 和 Spp1,,,,,, ,且部门衰老 DEGs 也是性别 DEGs,,,,,, ,这凸显了在肾脏衰老钻研中思考性此外沉要性。。 。。。。

在钻研结论和会商部门,,,,,, ,这项钻研通过多组学和空间分析,,,,,, ,全面地描述了幼鼠肾脏在整个性命周期中的性别差距,,,,,, ,为理解肾脏性别二态性提供了深刻的见解。。 。。。。钻研发现的性别特异性基因表白和调控网络,,,,,, ,有助于诠释肾脏疾病中性别差距的分子机造。。 。。。。例如,,,,,, ,Pigr 基因在男性肾脏特定区域的高表白可能与其肾癌易感性有关;;;;;;;;Socs2 基因的表白调控机造为进一步钻研女性肾脏疾病的;;;;;;;;せ焯峁┝讼咚鳌。 。。。。此表,,,,,, ,钻研还强调了在肾脏钻研中纳入性别成分的沉要性,,,,,, ,为将来肾脏疾病的诊断、医治和预防提供了新的思路和潜在靶点,,,,,, ,有望推动个性化医疗的发展,,,,,, ,针对分歧性此外患者造订更精准的医治规划。。 。。。。总之,,,,,, ,该钻研成就为肾脏疾病领域的钻研启发了新的方向,,,,,, ,拥有沉要的理论和临床意思。。 。。。。(乐投letou生物报路)

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