雌性小鼠模型中急性肾损伤的空间转录组学分析

背景：单细胞测序技术增进了我们对肾脏生物学及疾病的理解，但这些数据中空间信息的缺失限制了对细胞间通讯网络及区域基因表达模式的解析。新型空间转录组测序平台使得在基因组尺度测量基因表达的空间分布成为可能。方法：我们优化并验证了雌性小鼠双侧缺血再灌注损伤模型。利用10× Genomics Visium空间基因表达检测方案，我们构建了损伤与修复过程中基因表达的空间图谱，并应用两种开源计算工具Giotto和SPOTlight提升空间分辨率，同时量化细胞间相互作用的动态变化。结果：雌性小鼠模型34分钟的缺血时间产生的损伤程度与雄性模型22分钟相当。我们在损伤与修复时间序列中共定位了16,856个独特基因。空间数据分析工具Giotto实现了基因与细胞类型的高分辨率空间定位。通过基于种子非负矩阵回归算法（SPOTlight）解析细胞间相互作用的动态景观，我们发现损伤后的近端小管细胞在伤后6周仍持续增强与巨噬细胞及淋巴细胞的相互作用，这可能反映了急性肾损伤向慢性肾病转变的过程。结论：在本转录组图谱中，我们明确了区域特异性及损伤诱导的分化标志物丢失及其在修复过程中的再表达规律，同时揭示了区域特异性的损伤与修复转录应答。最后，我们开发了交互式数据可视化应用供科学界探索这些结果（http://humphreyslab.com/SingleCell/）。