腎臟是哺乳動物的重要代謝器官。腎臟由腎單位和集合管系統(tǒng)共同組成，在血壓調(diào)節(jié)和尿液生成等方面發(fā)揮關(guān)鍵作用。腎臟結(jié)構(gòu)異常與先天性畸形和慢性腎病相關(guān)。目前，腎臟結(jié)構(gòu)形成過程及分子基礎(chǔ)尚不清晰。

近日，中國科學(xué)院生物物理研究所劉江研究組與中國農(nóng)業(yè)大學(xué)柯玉文研究組合作，在《創(chuàng)新》（The Innovation）上在線發(fā)表了題為A high-definition spatiotemporal transcriptomic atlas of mammalian kidney development的研究論文。該研究構(gòu)建了小鼠腎臟單細胞空間轉(zhuǎn)錄組圖譜，揭示了細胞通訊在腎臟結(jié)構(gòu)建立與維持過程中的調(diào)控作用。

研究顯示，腎臟發(fā)育過程涉及40種與細胞遷移相關(guān)的細胞間通訊。研究發(fā)現(xiàn)，與傳統(tǒng)腎臟的皮質(zhì)-髓質(zhì)兩層模型不同，腎臟在發(fā)育過程中逐步形成五層結(jié)構(gòu)。其中，遷移相關(guān)的細胞間通訊驅(qū)動這一復(fù)雜結(jié)構(gòu)建立，特別是ephrin-A5在髓質(zhì)三層結(jié)構(gòu)的形成過程中發(fā)揮重要作用。同時，五層結(jié)構(gòu)中特定細胞類型的空間分布及基因表達模式可能增強腎臟對低氧和高滲環(huán)境的適應(yīng)能力。進一步，研究發(fā)現(xiàn)，F(xiàn)rizzled 4受體對亨氏管U型結(jié)構(gòu)的形成至關(guān)重要。在成體階段，腎臟趨于穩(wěn)態(tài)，而研究僅檢測到三種遷移相關(guān)的配受體對，且由于最外層祖細胞的缺失，形成穩(wěn)定的四層結(jié)構(gòu)。

上述工作生成了單細胞分辨率的小鼠腎臟時空轉(zhuǎn)錄組圖譜，揭示了細胞間通訊在器官從發(fā)育期的結(jié)構(gòu)建立到成體穩(wěn)態(tài)維持中的重要作用，有望為未來器官再生研究提供理論依據(jù)。

研究工作得到國家科技重大專項和國家重點研發(fā)計劃等的支持。

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細胞通訊在腎臟結(jié)構(gòu)發(fā)育與穩(wěn)態(tài)維持中的調(diào)控作用

來源：中科院