SnRNA-seq与全基因组CRISPR筛选技术可确定足细胞应激的完整转录轨迹及功能驱动因素

《Cellular and Molecular Life Sciences》：SnRNA-seq and genome-wide CRISPR screening define the complete transcriptional trajectory and functional drivers of podocyte stress

　　

摘要

足细胞损伤是导致蛋白尿和肾功能进行性恶化的核心因素。尽管在生理和病理状态下，足细胞都会持续面临各种压力因素，但其适应过程及最终衰竭的动态机制仍不明确。在此，我们对6种典型慢性肾小球肾炎患者的肾脏组织进行了整合型单核RNA测序，以全面了解足细胞损伤的不同状态。我们识别出了不同的足细胞亚群，并描绘出其从初始的适应性激活到随后功能逐渐下降的动态轨迹。结合时间分辨转录组学分析，我们找到了778个与足细胞应激反应相关的候选基因。为区分真正的功能驱动因子与次要的转录变化，我们将这些候选基因与全基因组CRISPR-Cas9敲除实验相结合，重点筛选出在应激条件下对足细胞存活至关重要的基因。随后通过siRNA技术对5个代表性候选基因——BST1、TALDO1、ATP6V1E1、PPP2R1A和CHL1——进行了验证，结果显示这些基因的敲除会显著降低细胞存活率并加速细胞凋亡，这表明足细胞的存活依赖于代谢调节、自噬作用以及细胞骨架稳定性等相互关联的机制。我们的研究为足细胞在应激下的适应与衰竭过程建立了动态模型，同时也提示通过针对应激反应通路可能延长足细胞的存活时间，从而为慢性肾病的干预提供更多治疗机会。