研究揭示基因如何指示小鼠和人类的肾脏不同发育过程

人类与实验室中作为基础研究基础的小鼠的肾脏发育有多相似？在南加州大学（USC）《发育细胞》（Developmental Cell）杂志上发表的一项新研究中，USC干细胞科学家通过比较实验室小鼠和人类中驱动肾脏发育的基因的活性和调控，探讨了这一问题。

“虽然我们与实验室小鼠有很多共同之处，但我们的进化路径大约在8000万年前就已经分化，”论文通讯作者、USC Eli 和 Edythe Broad再生医学与干细胞研究中心主任、W.M. Keck教务长和干细胞生物学与再生医学及生物科学教授安迪·麦克马洪（Andy McMahon）说。“在解剖层面，小鼠和人类肾脏在整体器官大小、过滤单元数量和导管及小叶的模式上存在明显差异。我们希望能够深入了解这些基本差异，深入到协调肾脏发育的潜在基因和基因调控因子的水平。”

为了实现这一目标，麦克马洪实验室的第一作者Sunghyun Kim与他的同事合作，构建了比较发育中小鼠和人类肾脏中不同细胞类型基因活性和调控的图谱。然后，科学家们可以指出这两种物种之间的相似性和差异，并确定与肾脏发育和疾病相关的细胞类型和物种特异性遗传和基因调控程序。

许多基因，如编码帮助细胞相互粘附的分子PCDH15的基因，显示出人类特有的活性模式。这些基因往往与细胞相互作用和迁移相关，并可能在相对较长的胚胎发育期间对于构建复杂的人类大小的肾脏是必需的。

其他基因，包括通常与神经细胞发育相关的NTNG1基因，可能专门在人类肾脏中用于指导人类发育过程。

许多基因调控因子也是人类特有的。其中一些与慢性肾脏病或肾脏和尿路的先天性畸形有关。

“通过识别人类特有的基因调控区域，我们能够将这些区域与之前与肾脏疾病相关的区域联系起来，显示出我们的研究具有提供临床见解的潜力，”Kim说，他最近刚从USC获得博士学位，目前正在波士顿麻省总医院攻读博士后。

其他共同作者包括来自USC的Kari Koppitch、Riana K. Parvez、Jinjin Guo、MaryAnne Achieng、Jack Schnell和Nils O. Lindström。

这项工作由美国国家糖尿病、消化和肾脏疾病研究所（授予R37DK054364和UC2DK126024）提供联邦资助，并由Chan Zuckerberg Initiative（授予WU-20-101）作为人类细胞图谱联盟种子网络的一部分提供私人资助。

披露

麦克马洪目前或最近曾担任诺华制药（Novartis）、eGENESIS、Trestle Biotherapeutics和IVIVA Medical的顾问或科学顾问。所有作者均声明没有利益冲突。