Šta uzrokuje da određeni pojedinci koji dožive nagli pad funkcije bubrega razviju bolest bubrega, dok se drugi oporavljaju? Nova studija koju su zajedno vodili bioinženjeri sa Univerziteta Kalifornije u San Dijegu mogla bi pružiti detaljan uvid – na nivou pojedinačnih ćelija – u osnovne faktore koji doprinose ovim divergentnim ishodima.
Istraživači su konstruisali najveći jednoćelijski atlas ljudskog bubrega do sada koji mapira zdrave i bolesne ćelije kod preko 90 pacijenata. Atlas je namenjen da posluži kao osnova za bolje razumevanje progresije bolesti bubrega nakon akutne povrede bubrega, stanja u kome bubrezi iznenada gube sposobnost da filtriraju otpad iz krvi.
„Želimo da razumemo tu progresiju na nivou jedne ćelije“, rekao je koautor studije Blue Lake, koji je sproveo ovo istraživanje kao naučnik projekta na Odeljenju za bioinženjering na UC San Diego. „Izgradnjom atlasa različitih tipova ćelija koje čine zdrav bubreg, kao i povređenih i bolesnih bubrega, možemo početi da otkrivamo koji tipovi ćelija mogu doprineti progresiji bolesti. Možemo dobiti predstavu o tome šta se menja dešavaju se što uzrokuje da se neke oštećene vrste ćelija poprave, a u nekim slučajevima i pređu u stanje koje se više ne može popraviti.“
Rad pod nazivom „Atlas zdravih i povređenih ćelijskih stanja i niša u ljudskom bubregu“ i objavljen 19. jula u časopisu Nature, zajednički je vodila laboratorija bivšeg profesora bioinžinjeringa u San Dijegu Kun Džanga, koji je sada u San Dijegu. Dijego institut nauke, Altos Labs, i istraživači sa Vašingtonskog univerziteta, Univerziteta Indijana i Univerziteta u Mičigenu.
Da bi napravili svoj atlas, istraživači su analizirali više od 400.000 ćelija i jezgara iz širokog spektra uzoraka bubrega od pojedinaca sa zdravim bubrezima, akutnom povredom bubrega i hroničnom bolešću bubrega.
Tehnologije sekvenciranja jedne ćelije i jednog jezgra korišćene su za generisanje RNK ekspresije i profila ekspresije gena ćelija. Ovi profili su omogućili istraživačima da identifikuju 51 različitu populaciju tipova ćelija. Koristeći tehnologije prostornog snimanja, istraživači su uspeli da mapiraju gde su različiti tipovi ćelija raspoređeni u bubregu.
„Ovo je do sada najsveobuhvatniji atlas tipova ćelija u ljudskom bubregu“, rekao je Lejk.
Istraživači su takođe otkrili da se 28 od ovih tipova ćelija menja u akutnoj povredi bubrega.
Ono što se obično dešava kada se ćelije bubrega povređuju je da one ulaze u stanje popravke u kojem prave nove kopije sebe, kao i oslobađaju signale koji regrutuju imune ćelije i fibroblaste, da zaleče povređeno područje. Nakon toga se vraćaju u svoje normalno stanje ćelije.
Ali sa izmenjenim tipovima ćelija, povratak u normalno stanje se ne dešava, otkrili su istraživači. Umesto toga, oni se zaglave u stanju popravke. Kao rezultat, oni nastavljaju da regrutuju više imunih ćelija i fibroblasta. Ovo dovodi do upale i fibroze, što zauzvrat dovodi do progresije bolesti i nepovratnog smanjenja funkcije bubrega.
„Ova stanja popravke su obično važna za zarastanje, ali mogu postati neprilagođena“, rekao je Lake. „Ako opstaju ili se stalno stimulišu, to će dovesti do toga da bubreg nastavi u bolesno stanje.“
Istraživači su otkrili da ovi izmenjeni tipovi ćelija, sa takozvanim „maladaptivnim stanjem popravke“, žive u dve oblasti nefrona, koji su glavne jedinice za filtriranje bubrega. Prva oblast se zove proksimalni tubul, što je poznato iz prethodnih studija na miševima. Ova nova studija otkriva da druga oblast u nefronima, nazvana debeli uzlazni ud, takođe sadrži ove izmenjene tipove ćelija.
„Bili smo iznenađeni kada smo videli da se ovo neprilagođeno stanje popravke pojavljuje u ljudskim ćelijama u ovoj drugoj oblasti“, rekao je Lejk. „Sada smo identifikovali još jednu oblast u bubrezima koja može biti povezana sa progresijom bolesti. Nadamo se da će ovi uvidi dovesti do daljeg razvoja u ovoj oblasti.“
Istraživači konstruišu sledeću verziju svog atlasa bubrega. Njihov cilj je da obuhvate podatke iz raznovrsnije populacije pacijenata.
