期刊：Scientific Data
影響因子：6.9
通訊單位：浙江大學醫學院附屬邵逸夫醫院
伯豪技術產品：伯優®細胞核分離試劑盒
導語
足細胞（POD）損傷是腎小球疾病的標志，也是蛋白尿和腎病綜合征的中心原因。盡管近年來單細胞測序技術發展迅速，足細胞捕獲難度大、專屬單細胞數據集缺失，導致其損傷機制研究停滯不前，臨床治療仍依賴傳統激素和免疫抑制劑。如今，浙江大學醫學院附屬邵逸夫醫院團隊的一項重磅研究，終于填補了這一空白。本研究收集5種PCP患者的腎臟組織，建立兩種POD損傷小鼠模型，進行單核RNA測序（sn-RNA-seq）。成功地生成了人類和小鼠PCP的單細胞分辨率腎臟圖譜，并結合微量白蛋白尿相關基因組廣泛關聯研究（GWAS）數據集，確定了與POD損傷相關的潛在治療靶點。這些發現為今后對POD損傷分子機制的研究提供了寶貴的資源和堅實的基礎。
主要產品
sn-RNA-seq、伯優®細胞核分離試劑盒
（技術產品伯豪生物提供）
研究結果
1.人類患者與對照組腎小球的 H&E 染色圖 —— 直觀驗證 “病理真實性”
圖 1 展示的是健康對照組和 5 類 PCP 患者（MCD、FSGS、DN、MN、OBN）腎小球的代表性 H&E 染色圖像（比例尺 50μm），核心作用是通過病理形態學證據，證明納入研究的患者樣本確實存在足細胞損傷相關的典型病變。
從圖中能清晰觀察到：對照組的腎小球結構完整、細胞排列規則，濾過屏障形態正常；而 5 類 PCP 患者的腎小球均出現不同程度的異常 —— 比如足細胞足突融合（電子顯微鏡已佐證，H&E 染色可間接反映細胞形態紊亂）、腎小球系膜區增寬等。這些形態學差異直接呼應了研究納入標準（所有患者均經病理確診為足細胞?。f明用于測序的人類樣本 “貨真價實”，不存在病理診斷偏差，為后續分析 “疾病狀態下的基因表達變化” 提供了可靠的樣本基礎。
圖1
圖 2A（ADRN 模型 UACR 柱狀圖）：UACR（尿白蛋白肌酐比）是反映腎臟濾過功能損傷的核心指標。圖中清晰顯示，阿霉素誘導的 ADRN 模型小鼠，UACR 顯著高于生理鹽水對照組（P<0.001，n=5），說明模型小鼠已出現明顯蛋白尿，足細胞濾過功能受損；圖 2B（ADRN 模型腎小球 H&E 染色圖）：比例尺 100μm，對比對照組，ADRN 模型小鼠的腎小球呈現 “顯著腎小球硬化”—— 腎小球結構塌陷、纖維化程度升高，這與人類 FSGS 等足細胞病的病理特征高度相似，證明模型能模擬 “足細胞損傷→腎小球硬化” 的病理進程；
圖 2C（OBN 模型 UACR 柱狀圖）：與正常飲食對照組相比，高脂飲食誘導的 OBN 模型小鼠，UACR 同樣顯著升高（P<0.001，n=5），表明肥胖介導的足細胞損傷已導致濾過功能異常；圖 2D（OBN 模型腎小球 H&E 染色圖）：比例尺 100μm，OBN 模型小鼠的腎小球呈現 “明顯腎小球肥大”—— 這是肥胖相關腎病的典型病理表現，與人類 OBN 患者的腎小球形態特征一致，證明該模型能精準模擬代謝因素導致的足細胞損傷。
簡單來說，圖 2 的核心價值是 “驗證模型有用”：只有證明小鼠模型確實出現了足細胞損傷相關的功能異常（UACR 升高）和病理改變（硬化 / 肥大），后續對小鼠腎臟組織的 snRNA-seq 分析才有意義 —— 才能通過小鼠數據與人類數據的對比，交叉驗證足細胞損傷的分子機制。
圖2
2.跨物種 + 多維度設計，打造足細胞病研究 “黃金數據集”
在樣本覆蓋上，研究同時納入了人類患者與小鼠模型，全面覆蓋 5 類核心足細胞病。人類樣本方面，團隊收集了 2021-2025 年間邵逸夫醫院確診的 5 類 PCP 患者腎活檢組織，每類疾病各 3 例，這些患者均經資深腎病理學家和臨床腎病學家依據 KDIGO 指南，結合病理特征、臨床表現及實驗室檢查確診，且活檢前未接受過激素或免疫抑制劑治療，腎功能保持良好（腎小球濾過率 eGFR＞90 mL/min/1.73m²），電子顯微鏡檢查均顯示存在明顯的足細胞損傷，表現為廣泛的足突融合和丟失，部分患者 24 小時尿蛋白量最高達 12.3g（如 MCD-3 患者），充分體現了疾病的典型性；同時，團隊還納入了 3 例因腎細胞癌接受單側腎切除患者的正常腎組織作為健康對照，對照者臨床指標穩定，如 Control-1 患者年齡 23 歲，eGFR 達 115.4 mL/min/1.73m²，為研究提供了可靠的基線參考。小鼠模型方面，團隊構建了兩種經典的足細胞損傷模型：給 8 周齡 Balb/c 小鼠尾靜脈單次注射 9mg/kg 阿霉素（ADRN 模型），6 周后安樂死取組織；給 8 周齡 C57BL/6J 小鼠喂食 60% 高脂飲食（Research Diets D12492）16 周構建肥胖介導的足細胞損傷模型（OBN 模型），每組均設置生理鹽水注射或正常飲食的對照小組，最終每組隨機選取 3 只小鼠用于后續測序。
本研究的整體數據處理與驗證流程如圖 3 所示。在文庫構建階段，通過 Agilent 2100 生物分析儀對每個樣本的 cDNA 片段大小分布進行檢測，結果顯示所有樣本均呈現清晰的單峰，平均片段長度約為 1400 bp（人類樣本峰值范圍 1356-1549 bp，小鼠樣本峰值范圍 1352-1580 bp），表明 RNA 完整性得到良好保留，所構建的文庫質量完全符合測序要求。數據處理過程中，采用嚴格的質量控制標準篩選有效細胞核：剔除 UMI 計數＞5000 或＜200 的細胞核，同時排除線粒體基因占比＞5% 的細胞核，以去除低質量細胞、環境污染物及嵌合 reads。經篩選后，人類樣本共獲得 160511 個高質量細胞核，小鼠樣本共獲得 89743 個高質量細胞核，后續通過 scVI 包去除批次效應，采用 Leiden 算法進行細胞聚類，結合已知細胞類型標志物最終完成細胞注釋。
圖3
3.解鎖足細胞損傷的分子密碼
從小鼠數據集中成功提取出 818 個足細胞（POD），并進一步將其細分為健康足細胞（hPOD）和損傷足細胞（iPOD）兩個亞群（圖 5D）；對比對照組，阿霉素誘導損傷模型（ADRN）和肥胖介導損傷模型（OBN）小鼠的健康足細胞（hPOD）數量均顯著減少，而損傷足細胞（iPOD）數量明顯增加（圖 5E），這一結果與病理表型一致，驗證了細胞亞群分類的可靠性。
隨后，通過將人類 snRNA-seq 數據與多族群微量白蛋白尿（MA）全基因組關聯研究（GWAS）結果整合，在足細胞中鑒定出 92 個與微量白蛋白尿存在潛在遺傳關聯的基因（圖 6A）。進一步對人類和小鼠的健康足細胞（hPOD）與損傷足細胞（iPOD）進行差異基因表達分析，結果顯示：人類健康足細胞中 3677 個基因顯著上調，8419 個基因顯著下調（圖 6B）；小鼠健康足細胞相較于損傷足細胞，有 3813 個基因上調，7837 個基因下調（圖 6C），差異基因的篩選標準為校正后 P 值（FDR）＜0.05 且絕對對數倍變化（|log2FC|）≥0.25。
通過將差異表達基因與潛在遺傳關聯基因進行交集分析，最終篩選出 16 個核心基因（圖 6D）。除 CTSA 基因外，其余 15 個核心基因均在健康足細胞（hPOD）中呈現更高的表達水平（圖 6E-F）。
綜上，上述一系列技術驗證步驟充分證實，本研究生成的數據集質量優異，可用于后續下游分析與比較研究的二次利用，為相關領域的科研探索提供了可靠的數據支撐。
圖4
圖 5
圖 6
結語
該研究通過創新性整合單細胞核 RNA 測序（snRNA-seq）技術與微量白蛋白尿全基因組關聯研究（GWAS），結合人類 5 類足細胞?。≒CP）臨床樣本與兩種小鼠足細胞損傷模型的跨物種設計，有效解決了足細胞（POD）捕獲效率低、專屬單細胞數據集缺失的長期科研瓶頸。技術層面，依托Shbio Nucleus Isolation Kit的高效細胞核分離能力、10X Genomics Chromium 系統的精準文庫構建及Illumina 測序平臺的高保真測序，成功獲得了高質量跨物種腎臟單細胞圖譜，鑒定出 20 余種腎臟細胞類型及足細胞 “健康 - 損傷”（hPOD/iPOD）特異性亞群，為細胞異質性分析提供了可靠技術支撐；科學意義上，該研究不僅首次系統揭示了足細胞損傷的分子特征與疾病進展規律，更通過多維度數據交集篩選出 16 個足細胞損傷相關核心靶點，填補了 PCP 領域單細胞水平機制研究的空白；同時，研究公開共享的原始數據、處理后數據集及分析代碼，為全球科研人員開展 PCP 分子機制探索、靶向藥物研發提供了寶貴的公共資源，其技術范式與研究思路也為其他難治性腎臟疾病的單細胞研究提供了重要借鑒，有力推動了腎臟精準醫學的發展進程。
參考文獻：
Qing J, Hu J, Wang X, Wu J. Comprehensive snRNA-Seq Datasets of Human and Mouse Podocytopathy Integrated with GWAS of Microalbuminuria. Sci Data. 2025 Dec 16. doi: 10.1038/s41597-025-06427-1. Epub ahead of print. PMID: 41402390.
本產品專為從動物組織中分離高純度的單細胞核而設計。組織通過勻漿、裂解細胞膜等步驟釋放完整細胞核，同時維持核膜穩定性及染色質空間結構，優化的密度梯度離心或離心管柱技術可進一步去除細胞碎片和雜質，從而可滿足下游單細胞組學、表觀遺傳學等前沿研究領域對細胞核的質量要求。本產品突破傳統解離法對樣本活性的依賴，廣泛適用于新鮮或新鮮冰凍組織，并兼容微量組織（<10 mg）；全流程操作簡捷，為復雜樣本提供標準化的解決方案。