高分辨率肾脏分子图谱揭示疾病新线索，脂质研究迈出重要一步

一项新的研究通过分子映射技术绘制了人类肾脏的高分辨率分子图谱，首次详细揭示了肾脏的脂质组成及其与健康和疾病的关系。这项研究由范德比尔特大学质谱研究中心的杰夫·斯普拉金斯实验室和代尔夫特理工大学的拉夫·范德普拉斯团队合作完成，发表在《科学进展》杂志上。 研究人员利用创新的成像质谱技术（MALDI）和可解释的人工智能算法，收集并分析了29位肾脏捐赠者的多模态分子影像数据。他们对每一片组织进行了AF显微镜成像、MALDI成像质谱和PAS染色显微镜成像，并将这些数据进行了空间配准，以便在同一坐标系统中进行比较和分析。研究结果不仅提供了肾脏功能区域如肾小球、近端小管、远端小管、厚升支和集合管等位置脂质分布的详细图谱，还发现了特定脂质与不同功能单位之间的关联。 例如，研究发现某些鞘磷脂类脂质在肾小球中高度富集，这表明这些脂质可能在支持过滤细胞类型中发挥重要作用。与此同时，其他脂质如硫酸酯和磷脂酰丝氨酸则在亨勒环和近端小管等结构中与营养物再吸收和离子运输密切相关。此外，通过机器学习模型，研究人员还发现了一些与性别和体重指数相关的候选生物标志物，如含有花生四烯酸的磷脂，这些标志物可能反映了性别特有的生理和激素调节。肥胖引起的肾脏组织变化，包括肾小球硬化的标志物，也与特定的磷脂酰胆碱和鞘磷脂有关。 这项研究的潜在应用非常广泛。首先，它为理解肾脏内细胞和分子分布之间的关系提供了重要的基础。其次，基于分子数据的患者疾病风险分类将变得更加精确。未来，还可能开发出针对脂质的具体干预措施，用于治疗肾脏疾病。 杰夫·斯普拉金斯将这一成果比喻为“人类肾脏的谷歌地图”，他说：“就像地图一样，一旦我们能够看到地形，就可以开始更精准地导航和干预。” 研究的主要作者之一、细胞和发育生物学副教授梅丽莎·法罗表示：“通过将病变组织与此参考图谱进行对比，我们可以识别出导致病理改变的脂质扰动。” 该研究的数据和工具已免费提供给美国国立卫生研究院的人类生物分子图谱计划（HuBMAP），允许研究社区深入挖掘和提出新假设。BIOMIC（生物分子多模态成像中心）已经专注于人类肾脏及其他器官系统的图谱建设六年之久，该中心不仅有范德比尔特大学的研究人员参与，还包括来自范德比尔特大学医学中心的临床医生和荷兰代尔夫特理工大学的数据科学家。 范德比尔特大学质谱研究中心在国际上享有盛誉，专注于开发高精度的分析技术和生物医学应用。代尔夫特理工大学的数据科学团队则是人工智能和大数据处理领域的领先力量。两者的合作为这项开创性的研究奠定了坚实的基础。