Einzelzell-Transkriptomik

Die Niere ist ein hochkomplexes Organ, das aus verschiedenen Zelltypen und -untergruppen besteht. Diese zelluläre Komplexität erschwert das Verständnis sowohl der Physiologie als auch der Krankheitsmechanismen. Die jüngste Entwicklung von Einzelzell-RNA-Sequenzierungstechnologien (scRNA-seq) hat es uns ermöglicht, die zelluläre Heterogenität der Niere in bisher unerreichtem Detail zu untersuchen, indem wir transkriptomische Signaturen auf Einzelzellebene profilieren. Neben den weit verbreiteten tröpfchenartigen mikrofluidischen Ansätzen tauchen andere alternative Methoden wie Split-Pool-Kennzeichnung auf, die eine erheblich verbesserte Durchsatzleistung und Kosteneffizienz bieten. Darüber hinaus werden nun sich entwickelnde komplementäre Technologien wie die Einzelzell-Epigenetikprofilierung zusammen mit scRNA-seq genutzt, um umfassende Genregulationsnetzwerke zu beschreiben. Zellspezifische transkriptomische Charakterisierungen sowohl von Maus- als auch von menschlichen Nieren ermöglichen es uns, ein umfassendes Bild biologischer Prozesse in gesunden und kranken Nieren zu erhalten. Die erfolgreiche Anwendung von scRNA-seq auf Bioproben einschließlich Urinzellen deutet auf mögliche zukünftige Anwendungen in der Diagnostik und Präzisionsmedizin hin. Die Reife weit verbreiteter bioinformatischer Werkzeuge ermöglicht es nun jedem Forscher, scRNA-seq ohne tiefe Kenntnisse in Informatik oder Computerwissenschaften zu nutzen. Tatsächlich wird ein grundlegendes Verständnis von Einzelzell-Omik und computergestützten Methoden zunehmend für Ermittler unerlässlich. In diesem Kapitel überprüfen wir die Grundlagen von scRNA-seq-Methoden, Datenanalyse und zukünftige Möglichkeiten für scRNA-seq in der Nephrologie.