肾脏，这个如同精密过滤器般的器官，在维持人体正常生理功能中扮演着举足轻重的角色，它不仅负责过滤血液、维持体液平衡，还参与多种激素的代谢调节。然而，在肾脏相关疾病的研究中，一个有趣却又复杂的现象逐渐引起了科学家们的关注 —— 许多肾脏疾病的发病率和进展存在明显的性别差异。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具有一定的激素保护作用。但长期以来，这些性别差异背后的分子机制却如同迷雾，笼罩着肾脏疾病的研究领域，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）的研究人员展开了一项极具意义的研究。他们整合了来自六个平台的数据，对 68 只小鼠在胚胎期 16.5 天（E16.5）、出生（P0）、3 周龄、12 周龄、52 周龄和 92 周龄这六个发育和成年时间点的 76 个肾脏样本进行了全面分析，旨在构建小鼠肾脏在整个生命周期中的分子图谱，深入探究肾脏性别二态性的奥秘。

这项研究成果发表在《Nature Genetics》杂志上，为肾脏疾病的研究开辟了新的方向。研究人员通过一系列严谨的实验设计和数据分析，得出了许多重要结论，对深入理解肾脏生理和疾病机制意义重大。

在研究方法上，研究人员运用了多种先进的技术手段。首先，利用单细胞测序技术，包括单细胞核 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达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，研究人员能够在空间层面解析基因表达模式，精准定位不同细胞类型在肾脏中的位置。此外，还运用了多重成像和免疫荧光（IF）技术，从蛋白质水平验证基因表达差异 。在样本选择上，使用了 C57BL/6J 小鼠，并对不同发育阶段的小鼠肾脏进行采样，同时也分析了人类肾脏样本，确保研究结果的普适性。

下面来详细看看具体的研究结果：

1. 小鼠肾脏的综合多组学分析：研究人员收集了不同发育阶段小鼠的肾脏样本，通过 snRNA - seq 和 snATAC - seq 获得了 203,139 个高质量细胞。经过质量控制和批次效应校正后，对数据进行整合分析。通过 Visium ST 技术，观察到不同发育阶段肾脏细胞类型的分布变化，如胚胎期和新生儿期的细胞类型与成年期有明显差异，且已知的肾脏分段标记基因在空间上呈现出预期的分布模式。

2. 青春期后 PT 中转录的性别二态性显现：在研究不同肾脏段的性别差异时，发现 PT 细胞在发育和性别差异方面表现出独特的模式。3 周龄时，PT 基因表达谱与后期年龄不同，且性别偏向较弱。随着性成熟，从 3 周龄到 12 周龄，PT 中许多基因的表达模式发生显著变化，例如 Rhobtb1 和 Ehhadh 等基因在 3 周龄时高表达，随后下降；而 Ghr 基因在 3 周龄时无表达，后期则维持高水平。同时，在 PT 中还鉴定出大量性别差异表达基因（DEGs），这些基因在男性和女性中的表达模式差异显著，且在 PT_(S2)和 PT_(S3)段比 PT_(S1)段更为明显。

3. 性别偏向的 DEGs 在 PT_(S3)中最为常见：通过对上皮细胞类型的相关性分析，发现 PT_(S3)中性别偏向的 DEGs 数量最多。对这些 DEGs 进行通路分析表明，女性在肌生成、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。此外，还验证了一些已知的性别偏向基因，并发现了新的性别偏向基因，如 Socs2 和 Akr1c21，这些基因在蛋白质水平也表现出明显的性别差异。

4. 小鼠 PT 性别二态性的分子机制：通过转录因子（TF）调控子活性分析，发现 PT_(S3)中许多调控子存在性别偏向，且调控子富集在 3 周龄到 12 周龄间发生显著变化，暗示性激素的参与。研究人员提出了两种调节 PT_(S3)中女性偏向 DEGs 的机制：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 的表达可能受这两种机制共同控制，而 Abcc3 和 Acot7 仅依赖 JAK2/STAT5 激活。

5. 性别偏向的空间分布模式：利用 Xenium 平台分析肾脏的空间表达模式，研究人员确定了肾脏的四个不同区域，并发现了五种性别二态性的空间表达模式。例如，Pigr 基因在男性肾脏的皮质和外髓质外条纹（OSOM）中高表达，且在 PT_(S3)的皮质髓质交界处达到峰值；Akr1c21 基因在男性 PT_(S3)中特异性富集，在女性 OSOM 中表达急剧下降。同时，参与 JAK/STAT 通路的女性偏向基因 Prlr、Jak2 和 Socs2 在女性 PT_(S3)中表达较高，且在 OSOM 中呈现出明显的表达峰值。

6. 核受体（NRs）调节 PT 中的性别偏向 DEGs：通过基序富集分析，研究人员发现不同性别在 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，表明雄激素直接参与了男性肾脏性别偏向基序的富集。约 14% 的男性偏向 DEGs 是 AR 基序的下游靶标。

7. 在人类中评估小鼠 PT 性别 DEGs：研究人员在人类样本中评估了小鼠研究的发现，结果显示 PT 同样是人类中具有最多性别 DEGs 的细胞类型。在小鼠和人类中，分别有 87%（906 个）和 82%（796 个）的性别 DEGs 表现出相同的趋势，且有 135 个和 111 个重叠的 DEGs 在两者中均显示出大于两倍的表达差异。通过 IF 染色和多重成像技术，在蛋白质水平验证了部分基因（如 SOCS2、SCD、CYP4B1 和 INMT）的性别差异。

8. 衰老对肾脏不同性别细胞类型的影响：比较 92 周龄小鼠肾脏与年轻小鼠肾脏，发现免疫细胞在衰老肾脏中逐渐积累。在不同细胞类型中，PT 在衰老过程中表现出最多的基因改变，且老年雄性小鼠的差异比雌性小鼠更为显著；而收集管主细胞（CD_PC）在雌性小鼠中表现出更丰富的衰老相关改变。研究还发现，一些衰老相关基因与肾脏疾病有关，如 Pappa 和 Spp1，且部分衰老 DEGs 也是性别 DEGs，这凸显了在肾脏衰老研究中考虑性别的重要性。

在研究结论和讨论部分，这项研究通过多组学和空间分析，全面地描绘了小鼠肾脏在整个生命周期中的性别差异，为理解肾脏性别二态性提供了深入的见解。研究发现的性别特异性基因表达和调控网络，有助于解释肾脏疾病中性别差异的分子机制。例如，Pigr 基因在男性肾脏特定区域的高表达可能与其肾癌易感性相关；Socs2 基因的表达调控机制为进一步研究女性肾脏疾病的保护机制提供了线索。此外，研究还强调了在肾脏研究中纳入性别因素的重要性，为未来肾脏疾病的诊断、治疗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，针对不同性别的患者制定更精准的治疗方案。总之，该研究成果为肾脏疾病领域的研究开辟了新的方向，具有重要的理论和临床意义。