空间蛋白成像与转录组整合分析揭示人肾近端小管再生潜能的关键标记物THY1与PROM1的动态调控

为解决肾脏疾病中近端小管(PT)再生机制不明的问题，研究人员通过整合CODEX空间蛋白成像、ST和snRNA-seq技术，首次发现THY1+ PT细胞在健康组织中高表达，而疾病状态下THY1丢失并转向PROM1+表型，揭示了这两种干细胞标记物的动态变化与肾脏修复潜能及疾病进展的关联，为肾脏再生生物标志物开发提供新思路。

　　

肾脏作为人体重要的代谢器官，其近端小管(PT)在损伤修复中扮演关键角色。然而，PT细胞亚群的异质性及其在疾病进展中的动态变化机制尚不明确。尤其令人困惑的是，为何某些损伤后的PT细胞能成功修复，而另一些却走向纤维化？这一问题的答案可能隐藏在两类关键分子——胸腺抗原1(THY1/CD90)和 prominin 1(PROM1/CD133)的博弈中。THY1作为间充质干细胞标记物，被认为参与组织再生；而PROM1虽同为干细胞标记，却与修复失败密切相关。解开这两种分子在PT细胞中的时空表达规律，将成为理解肾脏再生机制的重要突破口。

美国印第安纳大学的研究团队在《SCIENCE ADVANCES》发表的研究中，创新性地将CODEX(CO-Detection by indEXing)多重蛋白成像技术与空间转录组(ST)、单核RNA测序(snRNA-seq)相结合，构建了首个人类肾脏PT亚群的空间蛋白-转录组图谱。研究团队首先通过CODEX对9例人肾组织(5例对照/4例疾病)进行38种蛋白标记的成像分析，随后利用KPMP和HuBMAP联盟提供的49例样本队列进行验证，并结合ST和snRNA-seq数据开展多组学整合分析。

主要技术方法

研究采用CODEX对冷冻组织切片进行40+蛋白标记的空间成像，通过VTEA软件进行细胞分割和聚类；同步对连续切片进行10x Visium空间转录组测序，并与KPMP snRNA-seq数据库(200,338个细胞核)进行整合分析；运用Slingshot算法构建细胞轨迹，CellChat分析细胞互作网络。

Building a multiplexed imaging and analytical pipeline

通过CODEX标记LRP2、AQP1等PT标志物，从169,802个细胞中鉴定出THY1⁺和PROM1⁺ PT亚群。验证队列显示THY1⁺ PT在健康肾占40%，而在AKI/CKD中显著减少(P<0.05)。

Bridging THY1 expression from protein to RNA

ST与CODEX共定位分析证实THY1蛋白与RNA表达高度相关(r=0.82)。snRNA-seq发现THY1⁺ PT高表达MT1G、ALDOB等代谢相关基因，通路分析显示其富集于MAPK和EIF2AK4等再生相关通路。

Changes of THY1 and PROM1 expression in PTs

疾病组织中THY1⁺ PT降至5-15%，而PROM1⁺ PT在AKI中增加2.3倍。空间分析显示THY1⁺ PT主要分布于肾小球旁S1段。

CODEX-based cell trajectory analysis

轨迹分析揭示THY1⁺与PROM1⁺ PT分属不同分支。过渡态THY1⁺PROM1⁺VCAM1⁺细胞具有三向分化潜能，提示其为损伤修复的关键节点。

snRNA-seq–based cell trajectory analysis

单核数据证实THY1⁺ PT在参考组形成独立簇(cluster5)，而PROM1⁺ PT与HAVCR1(KIM1)等损伤标记共定位，在CKD中占比提升至35%。

Neighborhood analysis

空间微环境分析发现PROM1⁺ PT富集于免疫细胞活跃的N17生态位，而THY1⁺ PT所在的N3生态位免疫细胞稀少，提示微环境差异决定细胞命运。

Cell-cell interaction analysis

配体-受体分析显示PROM1⁺ PT通过COL4A-ITGB1与免疫细胞互作，而THY1⁺ PT仅通过SPP1-CD44参与迁移相关信号。

这项研究首次在空间多组学层面揭示了THY1与PROM1在PT细胞中的"此消彼长"规律：健康状态下THY1⁺ PT通过代谢重编程维持再生潜能，而损伤后THY1丢失驱动细胞向PROM1⁺炎症表型转化，最终导致修复失败。该发现不仅为理解肾脏疾病进展提供了新的分子钟模型，更提示THY1/PROM1比值可作为临床活检的新型预后标志物。特别值得注意的是，人类PT特异性表达THY1而小鼠缺失的特征，提示肾脏再生机制存在种属差异，这对转化医学研究具有重要启示。未来针对THY1通路调控的干预策略，或将成为促进肾脏再生的新靶点。