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图片来源：McMahon Lab
近日，美国南加州大学(USC)的研究人员完成了对肾脏的详细解构，首次揭示出肾脏的性别差异以及这一器官更多的信息。该研究近日已发表在《Developmental Cell》上，它有助于区分肾病对男性和女性的不同影响，从而使肾病患者受益。这项发现也可以帮助医生确定与疾病相关的基因，还能够帮助研究人员对DNA进行重编程，从而操控细胞并使因疾病而损失的组织再生。
图片来源：《Developmental Cell》
研究通讯作者、南加州大学Eli和Edythe Broad再生医学中心和干细胞研究中心主任Andrew McMahon说：“这是我们第一次将复杂的器官分解成单细胞成分，鉴定出每个细胞内部的遗传活性，然后以前所未有的细节水平重构肾脏。现在，所有人都可以访问我们的在线数据库，查明表达哺乳动物基因组中任何基因的肾细胞类型。”
比较雄性和雌性小鼠的肾细胞
该研究基于小鼠肾脏，因此将研究结果转化为人类的确定性还不得而知。尽管如此，基于小鼠器官的研究已被证明可以加速对人类疾病的了解。过去已经有研究人员对哺乳动物肾脏（包括小鼠、大鼠和人类）关键组成部分的结构相似性和性别差异进行过报道。肾脏研究是USC干细胞项目的优先项目。
肾脏疾病影响着全世界大量患者，而且在种族和性别相关的肾脏损伤和疾病易感性方面存在显著差异。根据美国疾病控制与预防中心的数据，每天在美国有超过240人死于透析。
为了解构肾脏，McMahon和他的团队结合了成年雄性和雌性小鼠肾细胞的单细胞RNA测序结果，并将其与实验室中的细胞培养物进行了比较，从而对器官进行了详细的逐个细胞观察。
他们发现，在与激素调节、肾脏疾病和肾脏关键生理活动相关的基因表达中，性别之间存在明显差异。例如，他们注意到编码调节血压的酶的基因存在性别差异。这种差异在肾单位近端肾小管区域尤为明显，肾单位是重吸收必需因子（如葡萄糖和金属离子）和排出药物毒素的主力组织。
图片来源：《Developmental Cell》
McMahon说：“这些结果表明，我们需要更好地了解人类肾脏内的性别多样性。已知小鼠和人类在急性肾损伤的易感性方面有相似之处，即雄性处于明显的劣势，而且性别差异可能会影响药物研究和肾脏毒素造成的损害。”
性别如何影响肾脏疾病
实际上，美国国立卫生研究院已经强调过，研究需要考虑性别差异。性别影响疾病的风险、治疗以及人们对药物的反应。过去，研究人员研究男性生理学并将发现应用于女性。因此，类似USC这次的新研究强调了生物学差异的重要性。
McMahon说：“男性和女性肾脏存在显著差异。肾脏负责调节体液平衡，女性需要生育后代，所以为了母亲和孩子的利益，女性与男性肾脏很可能存在关键性差异。”
他说，这些发现可以增进对药物试验、药物毒性和细胞重编程的遗传程序的理解，从而有助于人类健康的改善。
包含该数据的可用数据库，即Kidney Cell Explorer，可以帮助世界各地的研究人员在正确的肾脏解剖结构下研究每个细胞中的基因表达。McMahon说，想要研究与某种疾病相关基因的临床医生可以使用数据库，查看哪些细胞表达该基因，从而改善基因、细胞与疾病之间的联系。