Исследователи из Детской больницы Филадельфии (CHOP) и Медицинской школы Перельмана при Пенсильванском университете представили самый обширный атлас отдельных клеток почки человека, который на беспрецедентном уровне отражает сложность здоровых и больных почек и позволяет прогнозировать прогрессирование хронической болезни почек (ХБП) на ранних стадиях ее течения.

Результаты были опубликованы 24 июля в журнале Nature Genetics .

ХБП поражает более 1 из 7 взрослых американцев — по оценкам Национальных институтов здравоохранения (NIH), это около 37 миллионов американцев. Риск еще выше для американцев с диабетом или высоким кровяным давлением — двумя наиболее распространенными причинами ХБП.

«ХБП редко встречается у детей, но для тех, кто страдает этим заболеванием, оно может стать очень серьезным заболеванием, меняющим жизнь», — сказал Джонатан Левисон, доктор медицины, доктор философии, один из первых авторов и научный сотрудник по детской нефрологии в отделении нефрологии CHOP. «Также очевидно, что, хотя ХБП чаще всего поражает людей старшего возраста, риск развития этого заболевания начинает нарастать гораздо раньше, начиная с периода беременности и детства».

Старший автор исследования, доктор медицинских наук Каталин Суцтак, подчеркнула, что полученные результаты заполняют критический пробел в знаниях, представляя первую в истории дорожную карту почек человека, которая включает анализ пространственного расположения клеток.

«Почки человека представляют собой сложную трехмерную структуру в организме, но до этого исследования пространственные и молекулярные принципы здоровья и заболеваний почек не были хорошо изучены», — сказал Суцтак, соруководитель Центра инноваций в области почек Penn-CHOP, исследовательского сотрудничества CHOP и Penn-Medicine, направленного на трансформацию ухода за пациентами посредством раннего выявления, профилактики и лечения заболеваний почек и их осложнений на протяжении всей жизни.

«Теперь у нас есть мощный инструмент для прогнозирования, превосходящий традиционный гистопатологический анализ, особенно на ранней стадии заболевания почек».

В ходе исследования Суцтак и ее команда проанализировали более 700 000 клеток из 81 образца почек пациентов в возрасте от 24 до 90 лет. Исследователи использовали машинное обучение для разработки атласа высокого разрешения, что позволило им интегрировать мультиомные данные, картировать клеточную и пространственную информацию , определять микросреду тканей и разрабатывать прогностические модели прогрессирования заболеваний почек.

Ключевые результаты включают идентификацию 44 основных и 114 отдельных подтипов клеток или состояний как в здоровых, так и в пораженных ХБП человеческих почках. Исследователи идентифицировали четыре отдельных пространственных микроокружения на основе экспрессии генов : клубочковое, иммунное, канальцевое и фиброзное.

Фиброз является распространенным проявлением всех форм прогрессирующей ХБП, и большинство предыдущих исследований были сосредоточены на его прогностической способности в тяжелых случаях. Скорость клубочковой фильтрации (СКФ) и альбуминурия достаточно хорошо предсказывают снижение функции почек при прогрессирующей ХБП, но прогноз затруднен на ранних стадиях заболевания.

Однако в этом исследовании данные выявили генную сигнатуру в фиброзной микросреде (FME-GS), которая может классифицировать образцы почек и прогнозировать будущее снижение функции почек.

Команда планирует дополнительно определить фиброзную микросреду, подтвердить ее предсказательную силу в дополнительных когортах и ​​понять лежащие в ее основе механизмы. Они стремятся исследовать терапевтические цели в фиброзной микросреде, потенциально прокладывая путь к новым методам лечения, чтобы остановить или обратить вспять фиброз почек.

«Хотя это исследование является основополагающим, мы предполагаем, что его клиническое значение может быть потенциально глубоким, поскольку это новое понимание может привести к улучшению диагностики и повышению точности лечения пациентов с хроническим заболеванием почек », — сказал Суцтак, который также является профессором медицины в Пенсильванском университете.