संपर्क करें:jerry.he@wecistanche.com

वेई लिन1, ज्यू फैन2, लॉन्ग-फी हू2, यान झांग2, जोशुआ डी. ओओई3, टिंग मेंग4, पेंग जिन5, जियांग डिंग5, लॉन्ग-काई पेंग6, लेई सोंग6, रोंग टैंग6, झोउ जिओ4, जियांग एओ4, जियांग-चेंग जिओ4, Qiao-Ling Zhou4, Ping Xiao4, Yong Zhong4

1विकृति विज्ञान विभाग, जियांग्या अस्पताल, सेंट्रल साउथ यूनिवर्सिटी, चांग्शा, हुनान 410008, चीन;

2 जैव सूचना विज्ञान और डेटा विज्ञान विभाग, सिंगलरॉन बायोटेक्नोलॉजीज, नानजिंग, जिआंगसू 210032, चीन;

इंफ्लेमेटरी डिजीज के लिए 3 सेंटर, मोनाश यूनिवर्सिटी डिपार्टमेंट ऑफ मेडिसिन, मोनाश मेडिकल सेंटर, क्लेटन, वीआईसी 3168, ऑस्ट्रेलिया;

4नेफ्रोलॉजी विभाग, जियांग्या अस्पताल, सेंट्रल साउथ यूनिवर्सिटी, चांग्शा, हुनान 410008, चीन;

5अंग प्रत्यारोपण विभाग, जियांग्या अस्पताल, सेंट्रल साउथ यूनिवर्सिटी, चांग्शा, हुनान 410008, चीन;

6विभागगुर्दाप्रत्यारोपण, सेंट्रल साउथ यूनिवर्सिटी का दूसरा जियांग्या अस्पताल, चांग्शा, हुनान 410011, चीन।

सिस्टैंच किडनी के कार्य में सुधार कर सकता है

सार

पृष्ठभूमि: 2019 से, एक उपन्यासकोरोनावाइरसनामित 2019 उपन्यासकोरोनावाइरस(2019-nCoV) दुनिया भर में उभरा है। के अलावा

बुखार और श्वसन संबंधी जटिलताएं, तीव्रगुर्दाकुछ रोगियों में चोट देखी गई हैकोरोनावाइरसरोग 2019। इसके अलावा, हाल के निष्कर्षों के अनुसार, मूत्र में वायरस का पता चला है। एंजियोटेंसिन-परिवर्तित एंजाइम II (ACE2) को 2019-nCoV के प्रवेश के लिए रिसेप्टर के रूप में काम करने का प्रस्ताव दिया गया है, जो कि गंभीर तीव्र श्वसन सिंड्रोम के समान है। इस अध्ययन का उद्देश्य गुर्दे की क्षति के संभावित कारण और मूत्र प्रणाली में 2019-nCoV संक्रमण के संभावित मार्ग की जांच करना था।

तरीके: हमने प्रकाशित दोनों का इस्तेमाल कियागुर्दाऔर ब्लैडर सेल एटलस डेटा और नया स्वतंत्रगुर्दास्वस्थ गुर्दे और मूत्राशय में सभी प्रकार की कोशिकाओं में ACE2 जीन अभिव्यक्ति का मूल्यांकन करने के लिए घर में उत्पन्न एकल-कोशिका आरएनए अनुक्रमण डेटा। ACE2 और अन्य सभी जीनों के बीच पियर्सन सहसंबंध गुणांक पहले उत्पन्न किए गए थे। फिर, 0.1 से बड़े r मान वाले और 0.01 से छोटे P मान वाले जीनों को ACE2 के साथ महत्वपूर्ण सह-अभिव्यक्ति जीन माना गया।

परिणाम: हमारे परिणामों ने समीपस्थ नलिका (पीटी) कोशिकाओं के सभी उपप्रकारों में ACE2 की समृद्ध अभिव्यक्ति को दिखाया।गुर्दा. एसीई2 अभिव्यक्ति क्रमशः 5.12 प्रतिशत, 5.80 प्रतिशत, और 14.38 प्रतिशत समीपस्थ घुमावदार नलिका कोशिकाओं, पीटी कोशिकाओं और समीपस्थ सीधी नलिका कोशिकाओं में पाई गई, तीन प्रकाशितगुर्दासेल एटलस डेटासेट। इसके अलावा, हमारे अपने दो स्वस्थ गुर्दे के नमूनों में ACE2 अभिव्यक्ति की पुष्टि क्रमशः 12.05 प्रतिशत, 6.80 प्रतिशत, और समीपस्थ घुमावदार नलिका, पीटी, और समीपस्थ सीधी नलिका की 10.20 प्रतिशत कोशिकाओं में भी की गई थी। मूत्राशय के तीन नमूनों से सार्वजनिक डेटा के विश्लेषण के लिए, ACE2 की अभिव्यक्ति कम थी लेकिन मूत्राशय की उपकला कोशिकाओं में पता लगाने योग्य थी। केवल 0.25 प्रतिशत और 1.28 प्रतिशत मध्यवर्ती कोशिकाओं और छाता कोशिकाओं में क्रमशः ACE2 अभिव्यक्ति थी। निष्कर्ष: इस अध्ययन ने मूत्र प्रणाली में 2019-nCoV संक्रमण के संभावित मार्ग के जैव सूचना विज्ञान प्रमाण प्रदान किए हैं। कीवर्ड: 2019-nCoV; तीक्ष्ण गुर्दे की चोट; एंजियोटेंसिन-परिवर्तित एंजाइम 2; मूत्राशय; COVID-19; गुर्दा; आरएनए अनुक्रम विश्लेषण; एकल-कोशिका विश्लेषण

परिचय 2019 में, रहस्यमय निमोनिया के मामले सामने आए और तेजी से दुनिया भर में फैल गए। गहन अनुक्रमण विश्लेषण और ईटियोलॉजिकल जांच ने तब पुष्टि की कि रोगज़नक़ एक प्रकार का नया पहचाना गया थाकोरोनावाइरसजिसे 2019 नोवेल कोरोनावायरस (2019-nCoV) का लेबल दिया गया था। 2019-nCoV के तेजी से प्रसार ने दुनिया भर में निमोनिया का प्रकोप पैदा कर दिया है, जिससे यह एक छोटी अवधि के भीतर अंतरराष्ट्रीय सार्वजनिक स्वास्थ्य सुरक्षा के लिए एक गंभीर खतरा बन गया है।[1-3] जैव सूचना विज्ञान विश्लेषण के आधार पर, यह दिखाया गया है कि 2019-nCoV जीनोम 88 प्रतिशत बैट व्युत्पन्न गंभीर तीव्र श्वसन सिंड्रोम (SARS)-जैसे कोरोनविर्यूज़ (बैट-SL-CoVZC45 और बैट-SL CoVZXC21) के समान है, 79 प्रतिशत SARS-CoV के समान है, और 50 प्रतिशत मध्य पूर्व श्वसन सिंड्रोम कोरोनावायरस (MERS-CoV) के समान। [4] प्रोटीन संरचनात्मक विश्लेषण से पता चला है कि

2019-nCoV में SARS-CoV के समान एक रिसेप्टर-बाइंडिंग डोमेन था, जो सीधे एंजियोटेंसिन-कनवर्टिंग एंजाइम II (ACE2) से जुड़ता था, यह दृढ़ता से सुझाव देता है कि 2019-nCoV ACE2 को अपने रिसेप्टर के रूप में उपयोग करता है, I

2019-nCoV संक्रमण के सबसे आम लक्षण ज्यादातर रोगियों में बुखार और खांसी हैं, गंभीर रोगियों में सीने में परेशानी, प्रगतिशील डिस्पेनिया, या तीव्र श्वसन संकट सिंड्रोम (एआरडीएस) के लक्षण हैं। तीव्रगुर्दापुष्टि किए गए {0}}nCoV संक्रमण वाले रोगियों की एक छोटी संख्या में चोट (AKI) की सूचना मिली है। 2019-nCoV से संक्रमित 99 रोगियों के प्रयोगशाला निष्कर्षों से पता चला है कि तीन रोगियों (3 प्रतिशत) में सीरम क्रिएटिनिन की अलग-अलग डिग्री थी। एक अन्य नैदानिक ​​​​अवलोकन अध्ययन में, 41 रोगियों में से चार (10 प्रतिशत), 13 में से दो ( गहन देखभाल इकाई (आईसीयू) के 15 प्रतिशत रोगियों और 28 (7 प्रतिशत) गैर-आईसीयू रोगियों में से दो ने ऊंचा सीरम क्रिएटिनिन दिखाया। कुल 3.7 प्रतिशत रोगियों की मृत्यु हुईगुर्देविफलता, जैसा कि 88 कोरोनावायरस रोग 2019 (COVID-19) से संबंधित मौतों के विश्लेषण में दिखाया गया है, [iil इसके अतिरिक्त, नवीनतम शोध ने पुष्टि की कि 27.06 प्रतिशत (23/85) रोगियों ने तीव्रगुर्देविफलता, और गंभीर तीव्र ट्यूबलर परिगलन छह रोगियों के पोस्टमार्टम में हेमटॉक्सिलिन-ईओसिन धुंधला द्वारा देखा गया था। 2019- nCo V एंटीजन का पता किडनी नलिकाओं में इम्यूनोहिस्टोकेमिस्ट्री (IHC) द्वारा भी लगाया गया था। 12] इसके अलावा, {{4 }}nCoV एक 2019-nCoV संक्रमण वाले रोगी की वास्तविक समय पॉलीमर-एज़ श्रृंखला प्रतिक्रिया द्वारा मूत्र के नमूनों में पाया गया था। इसके अलावा, क्या 2019 nCoVcan को मूत्र पथ के माध्यम से प्रेषित किया जा सकता है, यह काफी हद तक अनुत्तरित प्रश्न बना हुआ है। चूंकि ACE2 2019-nCoVinfection में एक महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है, इसलिए हमने सामान्य मानव में कोशिका संरचना और अनुपात को व्यक्त करने वाले ACE 2- की पहचान करने का लक्ष्य रखा है।गुर्देऔर एकल-कोशिका प्रतिलेखों द्वारा मूत्राशय 2019-nCoV के संभावित संक्रमण मार्गों और एकतरफा पथ प्रणाली संक्रमण में ACE2 की भूमिकाओं का पता लगाने के लिए।

एकल-कोशिका आरएनए अनुक्रमण (scRNA-Seq) को 2019-nCoV अनुसंधान में बड़े पैमाने पर लागू किया गया है, क्योंकि इसकी क्षमता उच्च रिज़ॉल्यूशन पर निष्पक्ष रूप से कई ऊतकों में सभी प्रकार की कोशिकाओं के लिए जीन अभिव्यक्ति को प्रोफाइल करने की है। ACE2 की अभिव्यक्ति की जांच फेफड़े में जाने-माने वायुकोशीय प्रकार 2 कोशिकाओं के साथ-साथ यकृत कोलेजनोसाइट्स, एसोफैगल एपिथेलियल कोशिकाओं और अवशोषक [15-171 इलियम और कोलन के एंटरोसाइट्स में scRNA-Seq द्वारा की गई है। इन परिणामों ने 2019-nCoV के संभावित लक्ष्य सेल प्रकारों को बेनकाब करने के लिए scRNA-Seq की संभावित उपयोगिता का प्रदर्शन किया। चूंकि मूत्र प्रणाली में संक्रमण और इसके संभावित परिणाम संक्रमण के दौरान और बाद में रोगी की देखभाल के लिए आवश्यक हो सकते हैं, इसलिए हमने स्वस्थ में दो scRNA-Seq ट्रांस्क्रिप्टोम डेटासेट का उपयोग किया।गुर्देऔर स्वस्थ मूत्राशय में एक डेटासेट मूत्र प्रणाली में कोशिका प्रकारों के अभिव्यक्ति पैटर्न की जांच करने के लिए।

तरीकों

सार्वजनिक डेटासेट अधिग्रहण और प्रसंस्करण

सामान्य से scRNA-Seq डेटा की जीन अभिव्यक्ति मैट्रिसेसगुर्देतीन स्वस्थ दाताओं में से जीन एक्सप्रेशन ओम्निबस (GSE131685) से डाउनलोड किए गए थे। हमने मूल पेपर में लेखक द्वारा प्रदान किए गए कोड का उपयोग करके डाउनस्ट्रीम विश्लेषण को पुन: प्रस्तुत किया।

हमने जीन एक्सप्रेशन ओम्निबस (GSE108097) से मूत्राशय के तीन कैंसर रोगियों के स्वस्थ मूत्राशय के ऊतकों का scRNA-Seq डेटा प्राप्त किया। के अनुरूप होनागुर्दाडेटासेट, हमने हार्मनी को लागू किया (हार्मनी विधि बैच सुधार और मेटा-विश्लेषण के लिए एकल-कोशिका जीनोमिक्स डेटासेट के एकीकरण के लिए एक एल्गोरिथ्म है, जो तेज, संवेदनशील और सटीक है। यह डेटासेट-ऑफ-ओरिजिन के प्रभाव को भी हटा सकता है। एम्बेडिंग से। 1] सेरात (संस्करण 3.1, सतीजा लैब, https://satijalab.org/seurat/) का उपयोग करके नमूनों को एकीकृत करने और डाउनस्ट्रीम विश्लेषण करने के लिए। सभी जीन अभिव्यक्ति को सामान्यीकृत किया गया था और सामान्यीकृत डेटा और स्केलडेटा का उपयोग करके स्केल किया गया था (NormalizeData एक फ़ंक्शन है सेरात का जो किसी दिए गए परख में मौजूद गिनती डेटा को सामान्य कर सकता है। स्केलडाटा सेराट का एक कार्य है जो डेटासेट में जीन को स्केल और केंद्र कर सकता है, सभी जीनों में अभिव्यक्ति मूल्यों की सीमा को मानकीकृत कर सकता है।), शीर्ष 2 0 प्रमुख घटकों के विश्लेषण के लिए FindVariableFeautres द्वारा 00 चर जीनों का चयन किया गया था। FindClusters का उपयोग करके क्लस्टरिंग विश्लेषण पहले जीन अभिव्यक्ति मैट्रिक्स को पहले 20 प्रमुख घटकों तक कम करके और फिर 0.3 f के रिज़ॉल्यूशन का उपयोग करके किया गया था। या ग्राफ-आधारित क्लस्टरिंग।

गुर्दा नमूना प्रसंस्करण

गुर्दादाता से हटाने के बाद और प्राप्तकर्ता में आरोपण से पहले जीवित दाता गुर्दे की पच्चर और सुई बायोप्सी द्वारा एक ही साइट पर नमूने प्राप्त किए गए थे।गुर्दाजीवित दाता की कील और सुई बायोप्सी द्वारा एक ही साइट पर नमूने प्राप्त किए गए थेगुर्देदाता से हटाने के बाद और प्राप्तकर्ता में आरोपण से पहले। मानव प्रतिभागियों को शामिल करने वाली सभी प्रक्रियाएं सेंट्रल साउथ यूनिवर्सिटी के जियांग्या अस्पताल की नैतिकता समिति (आईआरबी अनुमोदन संख्या 201711836) के नैतिक मानकों के अनुसार और 1964 के हेलसिंकी की घोषणा और इसके बाद के संशोधनों या तुलनीय नैतिक मानकों के अनुसार की गई थीं। अधिग्रहण के बाद किडनी बायोप्सी के नमूनों को बाँझ फॉस्फेट बफर सलाइन (पीबीएस) के साथ डीन किया गया।

ऊतक पृथक्करण

ताज़ागुर्दाऊतक को तुरंत GEXSCOPE "ऊतक संरक्षण समाधान (सिंगलटन बायोटेक्नोलॉजीज, नानजिंग, जिआंगसू प्रांत, चीन) में 2 डिग्री C से 8 डिग्री पर स्थानांतरित कर दिया गया था। नमूनों को GEXSCOPE के 2 एमएल "ऊतक पृथक्करण समाधान (सिंगलरॉन बायोटेक्नोलॉजीज) में 37 डिग्री सेल्सियस पर पचा लिया गया था। 15 के लिए 15 एक 15-एमएल सेंट्रीफ्यूज ट्यूब में लगातार हलचल के साथ तीन बार हैंक्स संतुलित नमक के घोल से धोए जाने के बाद और लगभग 1 से 2 मिमी के टुकड़ों में काट लें। इसके बाद, सेल मलबे और अन्य अशुद्धियों को एक 40-माइक्रोन स्टेराइल स्ट्रेनर (कॉर्निंग, एनवाई, यूएसए) द्वारा फ़िल्टर किया गया। कोशिकाओं को 300 × g और 5 मिनट के लिए 4 डिग्री पर सेंट्रीफ्यूज किया गया। सेल छर्रों को पीबीएस (HyClone, मार्लबोरो, एमए, यूएसए) के 1 एमएल में फिर से जोड़ा गया। लाल रक्त कोशिकाओं को हटाने के लिए। 2mLGEXSCOPE लाल रक्त कोशिका Lysis बफर (सिंगलटन बायोटेक्नोलॉजीज) को सेल निलंबन में जोड़ा गया और 10 मिनट के लिए 25 डिग्री पर इनक्यूबेट किया गया। मिश्रण को तब 5 मिनट के लिए 500 × g पर सेंट्रीफ्यूज किया गया था, और सेल गोली को पीबीएस में फिर से जोड़ा गया था। कोशिकाओं को एक TC20 स्वचालित सेल काउंटर (बायो-रेड, हरक्यूलिस, सीए, यूएसए) के साथ गिना गया था।

scRNA-Seq के पुस्तकालय की तैयारी और डेटा विश्लेषण एकल-कोशिका निलंबन को एकल-कोशिका पुस्तकालय की तैयारी और अनुक्रमण के अधीन किया गया था, जैसा कि पहले वर्णित किया गया था। [19] ऊपर इस्तेमाल किए गए सार्वजनिक डेटा के अनुरूप होने के लिए, हमने एक समान डाउनस्ट्रीम विश्लेषण वर्कफ़्लो लागू किया। [18] हमने प्रमुख घटकों की संख्या को 20 में संशोधित किया और जनता के साथ तुलनीय सेल प्रकार क्लस्टरिंग परिणाम प्राप्त करने के लिए 0.6 के एक संकल्प का उपयोग कियागुर्दाजानकारी। साहित्य में विहित मार्करों के आधार पर सेल प्रकारों को एनोटेट किया गया था। [18,20] सह-अभिव्यक्ति, मार्ग संवर्धन, और प्रोटीन इंटरैक्शन विश्लेषण प्रत्येक डेटासेट के लिए, हमने चयनित सेल प्रकारों की सभी कोशिकाओं का उपयोग किया और ACE2 (तीन) के साथ सह-व्यक्त जीन की गणना की।

चित्र 1: जनता का एकल-कोशिका विश्लेषणगुर्दातीन दाताओं से डेटा। (ए) यूएमएपी प्लॉट तीन नमूनों के सेल प्रकार एनोटेशन का खुलासा करता है। (बी) तीन स्वस्थ गुर्दे के नमूनों की सेलुलर संरचना। समीपस्थ जटिल नलिका कोशिकाएँ 48.3 प्रतिशत, 52.6 प्रतिशत और 38.5 प्रतिशत के लिए जिम्मेदार हैं; पीटी कोशिकाओं ने 26.3 प्रतिशत, 36.9 प्रतिशत, और 43.7 प्रतिशत के लिए जिम्मेदार; और समीपस्थ सीधी नलिका कोशिकाएं 7.6 प्रतिशत, 2.1 प्रतिशत और 5.8 प्रतिशत के लिए जिम्मेदार हैं। (ग) कोशिका-प्रकार के वर्गीकरण के लिए प्रयुक्त विहित मार्करों को प्रदर्शित करने वाला डॉट प्लॉट। एब्सिस्सा प्रत्येक कोशिका प्रकार का प्रतिनिधित्व करता है, कोर्डिनेट मार्कर जीन का प्रतिनिधित्व करता है, आकृति में डॉट का रंग अभिव्यक्ति के स्तर का प्रतिनिधित्व करता है, और डॉट का आकार सेल में जीन अभिव्यक्ति के अनुपात का प्रतिनिधित्व करता है। (डी) ACE2of के जीन अभिव्यक्ति पैटर्न में सभी प्रकार के सेल प्रकारों का पता चला हैगुर्दा. सेल प्रकार को क्षैतिज रूप से दर्शाया जाता है, और ACE2 व्यंजक मान को लंबवत रूप से दर्शाया जाता है। प्रत्येक बिंदु एक सेल का प्रतिनिधित्व करता है। गुर्दे के नमूनों में मुख्य रूप से ACE2 व्यक्त करने वाली कोशिकाएं पीटी कोशिकाएं हैं। ACE2: एंजियोटेंसिन-परिवर्तित एंजाइम II; पीटी: समीपस्थ नलिका; UMAP: यूनिफ़ॉर्म मैनिफोल्ड सन्निकटन और प्रोजेक्शन।

चित्र 2: दो किडनी बायोप्सी नमूनों का एकल-कोशिका विश्लेषण। (ए) यूएमएपी द्वारा देखे गए सेल प्रकार एनोटेशन। विभिन्न सेल प्रकार रंग-कोडित हैं, और सेल नाम जोड़े गए हैं। (बी) दो नमूनों का नमूना-विशिष्ट यूएमएपी विज़ुअलाइज़ेशन। सेल प्रकार विभिन्न रंगों द्वारा प्रतिष्ठित होते हैं। (सी) सेल प्रकार असाइनमेंट के लिए लागू किए गए विहित मार्करों का हीटमैप। सेल प्रकार को क्षैतिज रूप से दर्शाया गया है, जीन सूची को लंबवत रूप से दर्शाया गया है, और अभिव्यक्ति स्तर को आकृति में रंग द्वारा दर्शाया गया है। (डी) किडनी सेल प्रकारों के अभिव्यक्ति संकेतों को प्रदर्शित करने वाला वायलिन प्लॉट। सेल प्रकार को क्षैतिज रूप से दर्शाया जाता है, और ACE2 व्यंजक मान को लंबवत रूप से दर्शाया जाता है। प्रत्येक स्कैटर बिंदु एक सेल का प्रतिनिधित्व करता है। गुर्दे के नमूनों में मुख्य रूप से ACE2 व्यक्त करने वाली कोशिकाएं पीटी कोशिकाएं हैं। ACE2: एंजियोटेंसिन-परिवर्तित एंजाइम II; पीटी: समीपस्थ नलिका; UMAP: यूनिफ़ॉर्म मैनिफोल्ड सन्निकटन और प्रोजेक्शन।

समीपस्थ नलिका [पीटी] गुर्दे के लिए कोशिकाएं और मूत्राशय के लिए छाता कोशिकाएं)। ACE2 और अन्य सभी जीनों के बीच पियर्सन सहसंबंध गुणांक पहले उत्पन्न किए गए थे। फिर, 0.1 से बड़े r मान वाले और 0 से छोटे P मान वाले जीन।01 को ACE2 के साथ महत्वपूर्ण सह-अभिव्यक्ति जीन माना गया। हमने निम्नलिखित मार्ग संवर्धन और प्रोटीन-प्रोटीन इंटरैक्शन (पीपीआई) विश्लेषण के लिए माइटोकॉन्ड्रियल जीन को हटा दिया। किडनी डेटासेट के लिए, हमने वेन आरेख में पीटी के तीन सेल प्रकारों में से कम से कम दो में सह-व्यक्त जीन का उपयोग किया, समीपस्थ सीधी नलिका, और समीपस्थ घुमावदार नलिका कोशिकाएं। सार्वजनिक और निजी किडनी डेटासेट के लिए कुल 126 और 65 जीन बने रहे। ब्लैडर डेटासेट के लिए, अंतिम सेट में 372 जीन थे। जीन ओन्टोलॉजी (जीओ) और क्योटो एनसाइक्लोपीडिया ऑफ जीन और जीनोम (केईजीजी) मार्ग संवर्धन विश्लेषणों को आर पैकेज क्लस्टरप्रोलर (संस्करण 3.8.1, बायोकॉन्टर, https://biconductor.org/packages/release/bioc/html/clusterPro का उपयोग करके लागू किया गया था। ler.html)। P_adj मान 0.05 से कम वाले पथों को महत्वपूर्ण रूप से समृद्ध माना जाता था। पीपीआई विश्लेषण के लिए, दो किडनी डेटासेट से जीन के दो अंतिम सेटों को एक 170-जीन सूची बनाने के लिए जोड़ा गया था। PPI विश्लेषण की भविष्यवाणी R पैकेज STRINGdb (संस्करण 1.20.0, https://string-db.org/) में प्रासंगिक GO शर्तों के साथ जीन की ज्ञात अंतःक्रियाओं के आधार पर की गई थी। डिफरेंशियल अपग्रेडेड जीन प्रोटीन इंटरेक्शन नेटवर्क डेटा के आधार पर, पीपीआई नेटवर्क को साइटोस्केप सॉफ्टवेयर (संस्करण 3.4, संस्करण) का उपयोग करके निर्यात किया गया था।https://cytoscape.org/)।

चित्र 3: सार्वजनिक मूत्राशय एकल-कोशिका डेटासेट। (ए) यूएमएपी द्वारा मूत्राशय कोशिका एटलस का द्वि-आयामी दृश्य। विभिन्न सेल प्रकार रंग-कोडित हैं, और सेल नाम जोड़े गए हैं। (बी) मूत्राशय कोशिका प्रकारों की पहचान के लिए प्रयुक्त विहित मार्करों का अभिव्यक्ति पैटर्न। एक्स-अक्ष प्रत्येक सेल प्रकार का प्रतिनिधित्व करता है, वाई-अक्ष मार्कर जीन का प्रतिनिधित्व करता है, आकृति में डॉट का रंग अभिव्यक्ति के स्तर का प्रतिनिधित्व करता है, और डॉट का आकार सेल में जीन अभिव्यक्ति के अनुपात का प्रतिनिधित्व करता है। (सी) मूत्राशय डेटासेट में 12 सेल उपसमूहों में ACE2 अभिव्यक्ति। सेल प्रकार क्षैतिज अक्ष पर होता है, और ACE2 व्यंजक मान लंबवत रूप से प्रदर्शित होता है। प्रत्येक स्कैटर बिंदु एक सेल का प्रतिनिधित्व करता है। ACE2 को मूत्राशय के नमूनों में अम्ब्रेला कोशिकाओं में व्यक्त किया जाता है।

ACE2: एंजियोटेंसिन-परिवर्तित एंजाइम II; UMAP: यूनिफ़ॉर्म मैनिफोल्ड सन्निकटन और प्रोजेक्शन।

सिस्टैंच किडनी के कार्य में सुधार कर सकता है

सांख्यिकीय विश्लेषण

Marker genes for each cluster were identified with the Wilcox likelihood-ratio test with default parameters via the FindAllMarkers function in Seurat v.3.1.2. Marker genes that are expressed in >10% of the cells in a cluster and average log (fold change) of >{0}}.25 चुने गए। पियर्सन सहसंबंध का उपयोग ACE2 के साथ महत्वपूर्ण रूप से सह-व्यक्त जीन का विश्लेषण करने के लिए किया गया था, और 0.01 से छोटे P -value का उपयोग ACE2 के साथ महत्वपूर्ण रूप से सह-व्यक्त जीन की पहचान करने के लिए किया गया था। ScRNA-Seq डेटा के लिए, सांख्यिकीय विश्लेषण और आंकड़े R (संस्करण 3.5.1, //www.r-project.org/) द्वारा पूरे किए गए थे।

परिणाम

गुर्दे में ACE2 के अभिव्यक्ति पैटर्न तीन दाताओं से सामान्य मानव गुर्दे की कोशिकाओं के सार्वजनिक एकल-कोशिका ट्रांसक्रिप्टोम डेटासेट का विश्लेषण करके, हमने पाया कि ACE2 अभिव्यक्ति कई प्रकार की कोशिकाओं में वितरित की गई थी। विशेष रूप से, ACE2 को ज्यादातर पीटी कोशिकाओं में समृद्ध किया गया था, जिसमें घुमावदार नलिकाएं और सीधी नलिकाएं [चित्रा 1ए-1डी] दोनों शामिल हैं। अन्य नेफ्रॉन उपप्रकार, जैसे डक्ट और डिस्टल ट्यूब्यूल के साथ-साथ प्रतिरक्षा कोशिकाओं को इकट्ठा करना, सभी ने बेहद कम जीन अभिव्यक्ति दिखाई।

इस परिणाम को मान्य करने के लिए, हमने दो स्वस्थ दाताओं के गुर्दे के सामान्य नमूनों का और विश्लेषण किया। 4736 कोशिकाओं को नौ सेल प्रकारों में वर्गीकृत किया गया था, जो सार्वजनिक डेटा के साथ अत्यधिक ओवरलैप किया गया था, जिसमें विहित मार्कर जीन [चित्रा 2ए] के आधार पर सात नेफ्रॉन-विशिष्ट उपप्रकार शामिल हैं। पीटी (CUBN, SLC13A3, और SLC22A8) को विभिन्न मार्कर अभिव्यक्ति स्तरों के आधार पर समीपस्थ घुमावदार नलिका और समीपस्थ सीधी नलिका में वर्गीकृत किया गया था। (ATP6V0D2), और ग्लोमेरुलर पार्श्विका उपकला कोशिकाओं (KRT8 और KRT18) को भी एनोटेट किया गया था, और ये परिणाम पिछले परिणाम अनुरूप हैं। इसके अलावा, हमने हेनले कोशिकाओं (UMOD, SLC12A1, और CLDN16) के छोरों के एक समूह की पहचान की, जो सार्वजनिक डेटासेट में अनुपस्थित था। इसके अतिरिक्त, स्ट्रोमा और प्रतिरक्षा कोशिकाएं, जो एंडोथेलियल कोशिकाओं (CD34 और PECAM1) और मोनोसाइट्स (CD14, FCN1, और VCAN) की एक छोटी संख्या से बनी होती हैं, पाई गईं [चित्र 2B]। सभी उप-जनसंख्या के लिए प्रतिनिधि मार्कर जीन चित्र 2सीमें प्लॉट किए गए हैं।

जैसा कि सार्वजनिक डेटासेट में देखा गया है, हमने अन्य सेल प्रकारों [चित्रा 2डी] की तुलना में सभी पीटी कोशिकाओं में अपग्रेडेड एसीई2 अभिव्यक्ति देखी। मात्रात्मक रूप से, ACE2 अभिव्यक्ति की पुष्टि हमारे अपने दो स्वस्थ सामान्य गुर्दे के नमूनों में क्रमशः 12.05 प्रतिशत, 6.79 प्रतिशत, और समीपस्थ घुमावदार नलिका, पीटी, और समीपस्थ सीधी नलिका की कोशिकाओं के 10.20 प्रतिशत में हुई थी। पिछला IHC विश्लेषण [21] ने PTs के ब्रश बॉर्डर में केंद्रित ACE2 प्रोटीन अभिव्यक्ति के एक जटिल स्थानिक वितरण का संकेत दिया।

मूत्राशय में ACE2 का अभिव्यक्ति पैटर्न

12 सेल प्रकार [चित्रा 3ए और 3बी] के पब्लिक ब्लैडर डेटासेट के आधार पर, हमने सभी एपिथेलियल सेल प्रकारों में एसीई2 की कम अभिव्यक्ति पाई। ऐसा लगता है कि ACE2 की सांद्रता मूत्राशय के उपकला (छाता कोशिकाओं) की बाहरी परत से बीच की मध्यवर्ती कोशिकाओं के साथ आंतरिक परत (बेसल कोशिकाओं) तक घटती प्रवृत्ति है। अन्य प्रकार की कोशिकाएँ, जैसे एंडोथेलियल और प्रतिरक्षा कोशिकाएँ, ACE2 [चित्र 3C] के लिए अधिकतर नकारात्मक होती हैं। मूत्राशय में ACE2 (1.3 प्रतिशत) व्यक्त करने वाली अम्ब्रेला कोशिकाओं का प्रतिशत वृक्क उपकला की तुलना में कम था। SARS रोगियों के पिछले विश्लेषण से संकेत मिलता है कि SARS वायरस (SARS-CoV) मूत्र में पता लगाने योग्य स्तरों पर जीवित रहने में सक्षम था। [22,23] मूत्र में SARS-CoV का पता लगाने से संक्रमित मूत्राशय उपकला कोशिकाओं से वायरस के निकलने की संभावना निहित होती है। , जो ऊपर हमारे विश्लेषण के अनुरूप है।

ACE2 . के साथ सह-व्यक्त जीन का कार्यात्मक विश्लेषण

दोनों गुर्दा डेटासेट में, हमने ACE2 के साथ सह-व्यक्त जीनों की एक बड़ी संख्या पाई, विशेष रूप से समीपस्थ सीधी नलिका कोशिकाओं में [चित्र 4ए और 4डी]। सह-व्यक्त जीन कई झिल्ली-संबंधित सेलुलर घटकों (सीसी) [चित्रा 4बी और 4ई] में समृद्ध थे। विशेष रूप से, ब्रश बॉर्डर और ब्रश बॉर्डर मेम्ब्रेन महत्वपूर्ण रूप से समृद्ध CC शब्द थे, जो इम्यूनोहिस्टोकेमिकल विश्लेषण द्वारा पता लगाए गए ACE2 के सेलुलर स्थानों के साथ अच्छी तरह से संरेखित होते हैं। [21] समृद्ध KEGG शब्दों में ACE2 के सामान्य कार्य शामिल हैं, जैसे रेनिन-एंजियोटेंसिन सिस्टम, PT

चित्र 4: गुर्दे में ऐस-संबंधित जीनों का कार्यात्मक विश्लेषण। (ए, डी) जनता में तीन पीटी कोशिकाओं से ACE2 सह-अभिव्यक्ति जीन का वेन आरेखगुर्दाdataset (Data 1) and the private kidney dataset (Data 2). (B, E) Analysis of ACE2 co-expression genes in each cell (expression related to >2 सेल प्रकार) डेटा 1 और डेटा 2 में GO CC शब्द संवर्धन के लिए। X-अक्ष लॉग-रूपांतरित P मानों का प्रतिनिधित्व करता है। (सी, एफ) डेटा 1 और डेटा 2 में केईजीजी शब्द संवर्धन के लिए एसीई2 सह-अभिव्यक्ति जीन का विश्लेषण। लाल रंग में शब्द डेटा सेट के बीच सामान्य पथ है। ACE2: एंजियोटेंसिन-परिवर्तित एंजाइम II; सीसी: सेलुलर घटक; जाओ: जीन ओन्टोलॉजी; KEGG: जीन और जीनोम का क्योटो विश्वकोश; पीटी: समीपस्थ नलिका।

चित्र 5: मूत्राशय में ACE2-संबंधित जीन का कार्यात्मक विश्लेषण। (ए) GO CC टर्म संवर्धन के लिए मूत्राशय की अम्ब्रेला कोशिकाओं में ACE2 सह-अभिव्यक्ति जीन का विश्लेषण। X-अक्ष लॉग-रूपांतरित Pvalues ​​​​का प्रतिनिधित्व करता है। (बी) केईजीजी शब्द संवर्धन के लिए मूत्राशय की छतरी कोशिकाओं में एसीई2 सह-अभिव्यक्ति जीन का विश्लेषण। (सी, डी) पीपीआई नेटवर्क गुर्दे और मूत्राशय में एसीई2 और उससे संबंधित जीन के बीच संबंधों को प्रदर्शित करता है। नोड का आकार (जीन) इंटरेक्शन पार्टनर्स (पड़ोसी) की संख्या का प्रतिनिधित्व करता है। लाइन की चौड़ाई और रंग (नीले से लाल के अनुरूप संकीर्ण से चौड़ा) STRING डेटाबेस में परस्पर क्रिया शक्ति के समानुपाती होते हैं। ACE2: एंजियोटेंसिन-परिवर्तित एंजाइम II; सीसी: सेलुलर घटक; जाओ: जीन ओन्टोलॉजी;

KEGG: जीन और जीनोम का क्योटो विश्वकोश; पीपीआई: प्रोटीन-प्रोटीन इंटरैक्शन।

बाइकार्बोनेट सुधार, खनिज अवशोषण, और कई चयापचय-संबंधी रास्ते [चित्र 4सी और 4एफ]। परिणामों ने पुष्टि की कि ACE2 और उससे संबंधित जीन गुर्दे की कार्यक्षमता को बनाए रखने के लिए आवश्यक हैं। [24] मूत्राशय डेटासेट के लिए, सीसी और केईजीजी संवर्धन परिणाम आम तौर पर गुर्दे के अनुरूप थे, जहां झिल्ली प्रोटीन और गुर्दे के कार्य जैसे अवशोषण और चयापचय शामिल थे [चित्रा 5ए और 5बी]। हमने ACE2 और इसके सह-व्यक्त जीन दोनों के लिए PPI विश्लेषण कियागुर्दाऔर मूत्राशय, जैसा कि चित्र 5सी और 5डी में दिखाया गया है। क्या ये अंतःक्रियात्मक प्रोटीन पीटी के रोगजनक परिवर्तनों में शामिल हैं और छाता सेल संक्रमण स्पष्ट नहीं है और इसकी और जांच करने की आवश्यकता है। 2019-nCoV और SARS-CoV संक्रमण COVID-19 में AKI पर चर्चा एक नई संक्रामक बीमारी है जिसमें संचरण की एक भयानक गति होती है। जबकि इनमें से अधिकांश रोगियों में श्वसन संबंधी लक्षण दिखाई देते हैं, गैर-श्वसन लक्षणों की एक विस्तृत श्रृंखला भी रिपोर्ट की गई है, यह दर्शाता है कि बीमारी के दौरान अन्य अंग प्रभावित होते हैं। 2019- nCoV से संक्रमित रोगियों की नैदानिक ​​​​विशेषताओं के विश्लेषण में, गुर्दे के कार्य की क्षति की पुष्टि की गई है, [9,10] और निरंतरगुर्दासभी 99 संक्रमित रोगियों में से लगभग 9 प्रतिशत में प्रतिस्थापन उपचार की आवश्यकता थी। [9] Gabarre et al[25] ने COVID के गंभीर रूप से बीमार रोगियों में AKI की व्यवस्थित रूप से समीक्षा की -19। इसके अलावा, अन्य में गुर्दे की चोट और गुर्दे की शिथिलता देखी गई हैकोरोनावाइरसश्वसन संक्रमण से जुड़े, विशेष रूप से दो बीटाकोरोनावाइरस(SARS-CoV और MERS-CoV),[26] जो आनुवंशिक रूप से 2019-nCoV के समान हैं।[4,8] पिछले अध्ययन में बताया गया है कि SARS के 536 रोगियों में से 36 (6.7 प्रतिशत) ने AKI विकसित किया है, और 33 गुर्दे की शिथिलता वाले सभी 36 रोगियों (91.7 प्रतिशत) की मृत्यु हो गई। [27] महत्वपूर्ण रूप से, कुछ रोगियों के मूत्र के नमूनों में पोलीमरेज़ चेन रिएक्शन द्वारा SARS-CoV अंशों का पता लगाया गया है। [28] इसके अलावा, लगातार SARS-CoV संक्रमण और प्रतिकृति देखी गई हैगुर्दाविशेष रूप से इन विट्रो में ट्यूबलर एपिथेलियल कोशिकाओं में, [29] यह दर्शाता है कि सार्स के रोगियों में गुर्दे की क्षति अन्य ट्रिगर्स को छोड़कर लक्ष्य कोशिकाओं में प्रत्यक्ष वायरल संक्रमण के कारण हो सकती है, जैसे कि मेजबान प्रतिरक्षा प्रतिक्रिया, गंभीर निमोनिया और एआरडीएस। जबकि बहुत ही रोगजनक रूप से SARS-CoV के समान, 2019-nCoV के गुर्दे की भागीदारी का विस्तृत तंत्र अस्पष्ट बना हुआ है।

सिस्टैंच किडनी के कार्य में सुधार कर सकता है

मूत्र प्रणाली में ACE2 अभिव्यक्ति का विश्लेषण

सार्स में एकेआई का एटियलजि बहुक्रियात्मक और अभी भी अनिश्चित प्रतीत होता है, जिसके बारे में माना जाता था कि इसका गुर्दे में ACE2 की उच्च अभिव्यक्ति के साथ एक निश्चित संबंध है। जीव विज्ञान और चिकित्सा के क्षेत्र, कोशिकीय स्तर पर कोशिका प्रकार और अभिव्यक्ति जीन का विश्लेषण कर सकते हैं। दोनों सामान्य में हमारे एकल-कोशिका विश्लेषण के आधार परगुर्दे(सार्वजनिक और हमारे डेटा दोनों) और मूत्राशय, हमने गुर्दे और मूत्राशय दोनों में ACE2 का पता लगाने योग्य स्तर पाया। हमारे डेटा के समान, देंग और सहकर्मियों[31] ने जनता का विश्लेषण कियागुर्दाडेटा और सुझाव दिया कि गुर्दा उच्च जोखिम में हैकोरोनावाइरससंक्रमण। इसके अलावा, हमारे डेटा में, हमने पाया कि पीटी कोशिकाओं में ब्लैडर एपिथेलियल कोशिकाओं की तुलना में अधिक अभिव्यक्ति प्रतिशत होता है, जो यह संकेत दे सकता है कि मूत्राशय की तुलना में किडनी 2019-nCoV संक्रमण के लिए अतिसंवेदनशील है। पाचन तंत्र में ACE2 के अभिव्यक्ति स्तरों की तुलना में, [15] मूत्र प्रणाली में ACE2 की निचली अभिव्यक्ति गुर्दे से संबंधित लक्षणों वाले कम रोगियों का सुझाव दे सकती है, जो सकारात्मक रूप से SARS रोगियों के अवलोकन से संबंधित है। सह-अभिव्यक्ति और मार्ग विश्लेषण ने मूत्र प्रणाली में ACE2 के महत्वपूर्ण कार्यों का खुलासा किया, जो ACE2-बाध्यकारी वायरस के कारण गुर्दे की शिथिलता की व्याख्या कर सकता है। इसके अलावा, बाहरी कोशिकाओं में ACE2 की अभिव्यक्ति (गुर्दे की नलिकाओं में पीटी कोशिकाएं और मूत्राशय के उपकला में छाता कोशिकाएं) भी मूत्र में वायरस की उपस्थिति के कारणों में से एक हो सकती हैं।

पढ़ाई का महत्व

एकेआई, जो सार्स रोगियों में उच्च मृत्यु दर का पूर्वसूचक साबित हुआ है,[27] इलाज में कठिनाई, बिगड़ती स्थिति और यहां तक ​​कि 2019-nCoV संक्रमित रोगियों के जीवित रहने के लिए एक नकारात्मक रोगसूचक संकेतक भी हो सकता है। . वर्तमान अध्ययन ने 2019-nCoV के साथ वृक्क उपकला कोशिकाओं के संभावित संक्रमण के लिए प्रत्यक्ष प्रमाण प्रदान किया, जो AKI के साथ COVID-19 रोगियों पर अधिक ध्यान देने की मांग करता है, विशेष रूप से एक व्यापक प्रकोप के दौरान और वैश्विक महामारी का बिगड़ना जारी है . इसके अलावा, मूत्र प्रणाली में ACE2 का वितरण और मूत्र के नमूनों में इसका पता लगाना[32] COVID-19 रोगियों के मूत्र के नमूनों में वायरस परीक्षण की आवश्यकता पर संकेत करता है, जो कुछ हद तक संचरण के जोखिम को कम कर सकता है। हमारे परिणामों को उनकी सीमाओं के संदर्भ में भी देखा जाना चाहिए। सबसे पहले, हमने केवल स्वस्थ व्यक्तिगत नमूनों में ACE2 अभिव्यक्ति का विश्लेषण किया, और COVID-19 के रोगियों के नमूनों की कमी प्रमुख सीमा है। इसके अलावा, हमने अपने निष्कर्षों की पुष्टि करने के लिए एक सत्यापन समूह को शामिल नहीं किया। इन विट्रो प्रयोगों और रोगी के नमूनों से अधिक प्रत्यक्ष प्रमाण की आवश्यकता है।

फंडिंग इस काम को हुनान प्रांत के स्वास्थ्य आयोग की परियोजना (सं. C2019184) और चीन के राष्ट्रीय प्राकृतिक विज्ञान फाउंडेशन (नंबर 81800641) द्वारा समर्थित किया गया था।

हितों का टकराव कोई नहीं।