整合微白蛋白尿GWAS的人鼠足细胞病单核RNA测序图谱揭示治疗新靶点

《Scientific Data》：Comprehensive snRNA-Seq Datasets of Human and Mouse Podocytopathy Integrated with GWAS of Microalbuminuria

本研究针对足细胞病(PCPs)缺乏高质量单细胞数据的瓶颈，通过收集5类人类PCPs肾活检组织和构建两种小鼠足细胞(POD)损伤模型，成功构建了首个整合微白蛋白尿(MA)全基因组关联研究(GWAS)的单核RNA测序(snRNA-seq)资源库。研究鉴定出22种人类肾脏细胞类型，发现损伤足细胞(iPOD)存在代谢重编程特征，并筛选出16个与MA遗传关联的核心基因，为PCPs机制研究和靶向治疗提供宝贵数据支撑。

　　

在肾脏这个精密的人体过滤工厂中，足细胞(Podocyte, POD)如同守护肾小球滤过屏障的核心卫兵。这些高度分化的上皮细胞通过复杂的足突结构形成裂隙膜，与肾小球内皮细胞(Glomerular Endothelial Cells, GECs)和基底膜共同构成阻止蛋白质泄漏的关键防线。然而，当遭遇免疫攻击、代谢紊乱、遗传缺陷或药物毒性时，足细胞极易发生损伤。由于终末分化的特性，它们几乎丧失增殖能力，一旦损伤持续，将导致进行性细胞丢失、蛋白尿，最终发展为肾小球硬化——这几乎是所有肾小球疾病的共同终末通路。

特别在微小病变肾病(MCD)、局灶节段性肾小球硬化(FSGS)、膜性肾病(MN)等原发性肾小球疾病，以及糖尿病肾病(DN)、肥胖相关肾病(OBN)等继发性损伤中，足细胞损伤更是核心病理环节。尽管临床上表现为肾病综合征的患者面临水肿、高血压等严重健康威胁，当前治疗仍长期困于糖皮质激素和免疫抑制剂的传统框架，究其根本，在于对足细胞损伤的分子机制认知不足。

单细胞测序技术的爆发为肾脏疾病研究带来曙光，美国肾脏精准医疗计划(Kidney Precision Medicine Project)等项目已积累大量数据。但现有资源多集中于DN、高血压肾病等疾病，而真正以足细胞损伤为核心病理特征的足细胞病(Podocytopathies, PCPs)却缺乏系统性单细胞图谱。更棘手的是，在疾病状态下足细胞数量本就减少，常规单细胞RNA测序(scRNA-seq)难以有效捕获这类稀有细胞，导致PCPs研究陷入“无米之炊”的困境。

为破解这一难题，浙江大学医学院附属邵逸夫医院肾病科团队在《Scientific Data》发表突破性研究。他们创新性地采用单核RNA测序(snRNA-seq)技术，同步分析5类人类PCPs肾活检组织和2种小鼠足细胞损伤模型，成功构建首个整合微白蛋白尿(Microalbuminuria, MA)全基因组关联研究(Genome-Wide Association Study, GWAS)的足细胞病多物种单细胞图谱。这项研究不仅填补了领域数据空白，更通过多组学整合筛选出具有遗传学证据的治疗靶点，为足细胞病精准治疗开辟新路径。

关键技术方法方面，研究团队收集了MCD、FSGS、DN、MN、OBN五类疾病患者的肾活检组织（各3例）及肿瘤切除患者的正常肾组织（3例），并建立阿霉素诱导(ADRN)和肥胖诱导(OBN)两种小鼠足细胞损伤模型。采用10X Genomics Chromium平台进行单核RNA测序，通过Cell Ranger流程进行基因定量，运用scVI算法整合数据并去除批次效应，利用Leiden算法进行细胞分群。同时整合CKDGen联盟的MA-GWAS数据，采用SeismicGWAS方法构建细胞类型-性状关联图谱。

人类足细胞病单细胞图谱揭示足细胞亚群异质性

通过对18例人类样本（15例患者+3例对照）的160,511个高质量细胞核分析，研究成功鉴定出22种肾脏细胞类型，涵盖足细胞、四种内皮细胞[入球/出球小动脉细胞、管周毛细血管细胞、肾小球内皮细胞、淋巴管内皮细胞]、多种肾小管上皮细胞及免疫细胞。值得注意的是，在全部样本中共捕获2,068个足细胞，除MN外所有PCPs组中足细胞的观测/预期细胞数比值(Ro/e index)均显著降低，提示疾病状态下足细胞比例下降。

通过足细胞亚群重聚类，研究者意外发现足细胞存在两种截然不同的状态：健康足细胞(hPODs)和损伤足细胞(iPODs)。经典足细胞标记物WT1、NPHS1/2、SYNPO在iPODs中显著下调，而代谢通路分析显示iPODs中抗坏血酸代谢、甘氨酸/丝氨酸/苏氨酸代谢等通路显著富集，提示足细胞损伤伴随深刻的代谢重编程。

小鼠模型验证足细胞损伤的跨物种保守性

在动物模型层面，研究对阿霉素肾病(ADRN)和肥胖肾病(OBN)小鼠的115,159个肾脏细胞进行分析，鉴定出17种细胞类型。与人类数据相呼应，两种模型足细胞的Ro/e指数均显著降低，且hPODs比例下降而iPODs增加，证实足细胞损伤过程的跨物种保守性。

多组学整合锁定16个微白蛋白尿关联核心基因

研究最引人瞩目的发现在于整合遗传学证据。通过将人类snRNA-seq数据与多人群MA-GWAS汇总数据耦合分析，首次在足细胞中鉴定出92个与微白蛋白尿存在遗传关联的基因。进一步交叉分析人类和小鼠足细胞差异表达基因，最终筛选出16个核心基因——除CTSA外，其余15个基因在hPODs中均高表达。这些基因不仅具备转录组层面的表达差异，更拥有遗传学关联证据，成为极具潜力的治疗靶点。

这项研究构建了目前最全面的足细胞病单细胞转录组资源，首次在单细胞分辨率揭示足细胞损伤状态的代谢重编程特征，并通过创新性的多组学整合策略将转录组数据与遗传学证据相耦合，使靶点发现更具临床转化价值。所有原始数据（SRA编号：SRP637787、SRP639901）和处理后数据（Zenodo数据库）均已公开，为全球肾脏病研究者提供宝贵资源。该研究不仅为理解足细胞病发病机制提供新视角，更为开发针对足细胞特异性损伤的精准治疗策略奠定坚实基础，有望推动肾脏病治疗从免疫抑制向靶向治疗的时代跨越。