肾脏是哺乳动物重要的代谢器官，由肾单位和集合管系统共同组成，在血压调节和尿液生成方面发挥关键作用。肾脏结构异常往往与先天性畸形及慢性肾病密切相关。数据显示，先天性肾发育异常在新生儿中的发病率高达1.6‰，但目前对肾脏结构形成过程及其分子基础尚未有完整、系统的解析。

　　2025年1月17日，中国科生物物理研究所刘江研究组与中国农业大学柯玉文研究组在《The innovation》期刊在线发表了题为"A high-definition spatiotemporal transcriptomic atlas of mammalian kidney development"的研究工作。该研究构建了小鼠肾脏的单细胞空间转录组图谱，揭示了细胞通讯在肾脏结构建立与维持过程中的调控作用。

　　研究团队发现，肾脏发育过程中涉及40种与细胞迁移相关的细胞间通讯。与传统肾脏的皮质-髓质两层模型不同，研究团队发现肾脏在发育过程中逐步形成五层结构。其中，迁移相关的细胞间通讯驱动了这一复杂结构的建立，特别是ephrin-A5（Efna5）在髓质三层结构的形成过程中发挥关键作用。五层结构中特定细胞类型的空间分布及基因表达模式可能增强肾脏对低氧和高渗环境的适应能力。此外，研究团队还发现Frizzled 4 受体（Fzd4）对亨氏管（Loop of Henle）U型结构的形成至关重要。在成体阶段，肾脏趋于稳态，研究团队仅检测到3种迁移相关的配受体对，并且由于最外层祖细胞的缺失，最终形成稳定的四层结构。

　　该工作生成了首个单细胞分辨率的小鼠肾脏时空转录组图谱，揭示了细胞间通讯在器官从发育期的结构建立到成体稳态维持中的核心作用，为未来器官再生研究提供了重要的理论依据。

图：细胞通讯在肾脏结构发育及稳态维持的调控作用

　　中国科生物物理研究所刘江研究员和中国农业大学柯玉文教授为论文的共同通讯作者，刘江研究组姜姗博士后，喻昊博士和柯玉文研究组赵婷博士是论文的共同第一作者。中国科大连化学物理研究所陆瑶研究员，北京大学第一医院李学松研究员参与了合作研究。该研究得到生物育种-国家科技重大专项、国家重点研发计划以及国家动物生物技术育种重点实验室创新项目的资助。

　　文章链接：

　　https://doi.org/10.1016/j.xinn.2024.100767

　　院英文网报道链接：

　　https://english.cas.cn/newsroom/research_news/life/202502/t20250218_902032.shtml

（供稿：刘江研究组）