В специализированных клетках почек, которые фильтруют кровь (подоциты), клетки как мыши, так и человека экспрессируют ген MAFB (красный), но ген PLA2R1, связанный с заболеванием почек человека. активен только в клетках человека (зеленый). Фото: Сунхён Ким/лаборатория МакМэхона
Насколько похоже развитие почек у людей и у лабораторных мышей, которые составляют основу фундаментальных медицинских исследований? В исследовании, опубликованном в журнале Developmental Cell, ученые USC Stem Cell исследуют этот вопрос, сравнивая активность и регуляцию генов, которые управляют развитием почек у лабораторных мышей и людей.
«Хотя у нас и есть много общего с лабораторными мышами, наши эволюционные пути разошлись около 80 миллионов лет назад», — говорят автор-корреспондент Энди Макмахон, директор Центра регенеративной медицины и исследований стволовых клеток имени Эли и Эдит Брод в Университете Южной Калифорнии, и проректор и профессор кафедры биологии стволовых клеток, регенеративной медицины и биологических наук У. М. Кек.
«На анатомическом уровне существуют очевидные различия между почками мыши и человека с точки зрения общего размера органа, количества фильтрующих единиц и структуры протоков и долей. Мы хотели углубить наше понимание этих фундаментальных различий до уровня базовых генов и генных регуляторов, которые управляют развитием почек».
Чтобы достичь этого, первый автор Сонгюн Ким в лаборатории Макмахона работал со своими коллегами над созданием атласов, сравнивающих активность и регуляцию генов в различных типах клеток в развивающихся почках мыши и человека. Затем ученые смогли выявить сходства и различия между двумя видами и идентифицировать генетические и регуляторные программы генов, специфичные для типа клеток и вида, которые имеют отношение к развитию и заболеванию почек.
Многие гены, такие как тот, который кодирует молекулу PCDH15, которая помогает клеткам прилипать друг к другу, показали специфичные для человека паттерны активности. Эти гены, как правило, связаны с взаимодействием и миграцией клеток и могут быть необходимы для построения сложной почки человеческого размера в течение относительно длительного периода эмбрионального развития.
Другие гены, включая NTNG1, ген, обычно связанный с развитием нервных клеток, могут использоваться конкретно в почках человека для управления процессами развития человека.
Многие регуляторы генов также были специфичны для человека. Некоторые из них были связаны с хроническим заболеванием почек или врожденными аномалиями почек и мочевыводящих путей.
«Определив специфичные для человека регуляторные области генов, мы смогли связать их с областями, ранее связанными с заболеванием почек, что показывает потенциал нашего исследования для предоставления клинической информации», — сказал Ким, недавний выпускник докторантуры USC, в настоящее время проходящий постдокторантуру в Массачусетской больнице общего профиля в Бостоне.
Дополнительная информация: Сонгюн Ким и др., Сравнительный анализ отдельных клеток выявляет общие и расходящиеся черты развития почек человека и мыши, Развитие клеток (2024). DOI: 10.1016/j.devcel.2024.07.013
Информация о журнале: Developmental Cell
Предоставлено Университетом Южной Калифорнии
