يؤسس هذا البروتوكول خط أنابيب متكامل متعدد الأوميكس (ترانسكريبتوم وبروتيوم) مدمجا مع الفحص الدوائي الشبكي لتحديد المحركات الجزيئية والأهداف العلاجية لخلل البطانة في مضاعفات السكري.
Research Article
يؤسس هذا البروتوكول خط أنابيب متكامل متعدد الأوميكس (ترانسكريبتوم وبروتيوم) مدمجا مع الفحص الدوائي الشبكي لتحديد المحركات الجزيئية والأهداف العلاجية لخلل البطانة في مضاعفات السكري.
يعد خلل البطانة الجسدي أحد العوامل الرئيسية لمرض الكلى السكري (DKD)، لكن آلياته الجزيئية الجهازية لا تزال غير مشفرة بشكل كامل. افترضنا أن تحليل الميكروفونات المتكاملة يمكن أن يرسم خريطة لتلف البطانة الناتج عن فرط سكر الدم ويحدد العلاجات القابلة لإعادة الاستخدام. تم تطبيق خط أنابيب حسابي قابل لإعادة الاستخدام لدمج ملفات النسخ/الإفرازات من خلايا البطانة العالية والسكري في الدم والكلى. وقد حدد هذا 534 جينا/بروتينا شائعا يتم رفع تنظيمها. كشف الإثراء الوظيفي عن تنشيط إعادة تشكيل المصفوفة خارج الخلية، والتواصل بين الخلايا، ومسارات الالتهاب. قام التحقق عبر قواعد البيانات بتحسين 278 وسيطا عالي الثقة، وتحليل شبكات تفاعل البروتين والبروتينات حدد عشرة جينات مركزية. باستخدام علم الأدوية الشبكي، قمنا بفحص مكتبة أدوية معتمدة، وحددنا عدة مركبات مرشحة (مثل البروسينتين، الإيدلاليزيب) التي قد تستهدف هذه الشبكة. علاوة على ذلك، قدم تنظيم عوامل النسخ ومحاكاة الالتحام الجزيئي النموذجي (مثل الإيدلاليسيب مع CTCF/BRD4) فرضيات ميكانيكية للتحقق التجريبي. في الختام، تضع هذه الدراسة إطارا متعدد الأوميكس القابل لإعادة الاستخدام يحدد الآليات الممرضة البطانية في DKD ويرشح مرشحين للأدوية القابلة لإعادة الاستخدام، مقدمة نهجا استراتيجيا للاكتشاف الميكانيكي والعلاجي.
مرض السكري، كتحد صحي عالمي، أثر على 529 مليون شخص حول العالم في عام 2021، مع توقعات تشير إلى أنه سيؤثر على 1.31 مليار شخص بحلول عام 2050. بعيدا عن التحكم في السكر في الدم، تعد المضاعفات طويلة الأمد المصدر الرئيسي للمراضة، والوفيات، وانخفاض جودة الحياة. تشمل هذه المضاعفات الميكروأوعية الدموية (مثل مرض الكلى السكري (DKD)، اعتلال الشبكية، الاعتلال العصبي) والمضاعفات الوعائية الماكروفية (مثل تصلب الشرايين المتسارع). والأهم من ذلك، أن مرض DKD يؤثر على 30٪-40٪ من مرضى السكري، وهو السبب الرئيسي لمرض الكلى في المرحلة النهائية (ESRD) على مستوى العالم2. يبرز العبء العميق لهذه المضاعفات حاجة ملحة غير ملباة لعلاجات جديدة تستهدف آلياتها الأساسية.
الخلايا البطانية (ECs)، التي تشكل البطانة الداخلية لجميع الأوعية الدموية، هي البوابة المحورية لصحة الأوعية الدموية. يعمل خلل البطانة الناتج عن فرط سكر الدم كمحرك رئيسي لاعتلال الأوعية الدموية السكري وتلف الأعضاء 3,4. تؤدي مستويات الجلوكوز العالية إلى سلسلة من الاستجابات غير التكيفية داخل الأكسيد النيتريك غير المنظم، بما في ذلك التوافر الحيوي غير المنظم لأكسيد النيتريك (NO)، زيادة إفراز بطانة النيتريك (ET-1)، زيادة في التعبير عن جزيئات الالتصاق (مثل VCAM-1، ICAM-1)، زيادة الإجهاد التأكسدي الناتج عن توليد أنواع الأكسجين التفاعلية المفرطة (ROS) (مثل أوكسيدازات NADPH)، والالتهاب المستمر منخفض الدرجة 3,4. تؤدي هذه التغيرات مجتمعة إلى ضعف توسع الأوعية، وزيادة نفاذية الأوعية الدموية، والتصاق وتسلل الكريات البيضاء إلى الجسم، وحالات ما يخص الجلطة، وفي النهاية، إعادة تشكيل الأوعية الدموية5. داخل الأوعية الدموية الدقيقة الكلىية، يؤدي تلف البطانة الكبيبية إلى اضطراب حاجز الترشيح، ويعزز البولية الألبومية، ويساهم مباشرة في تراكم المصفوفة خارج الخلية (ECM)، وتصلب الكبيبة، والتليف الأنبوب التداخل 5,6. التنشيط اللاحق لخلايا الكلى المقيمة، إلى جانب تدفق الخلايا الالتهابية، يخلق دورة مفرغة تضخم إصابة الكلى 5,7. والأهم من ذلك، تظهر الدراسات السريرية أن مؤشرات خلل البطانة الجهازية ترتبط ارتباطا وثيقا بظهور وتطور البول الألبومي وانخفاض معدل ترشيح الكبيبات (GFR) لدى مرضى السكري 6,7,8، مما يؤكد أهميتها المباشرة بنتائج الأمراض البشرية. على الرغم من مركزيتها المعترف بها، فإن الفهم الشامل على مستوى الأنظمة لإعادة البرمجة الدقيقة للنسخ والإفرازات الناتجة عن فرط سكر الدم المزمن في الخلايا الخارجية - خاصة التغيرات التي تدفع إعادة تشكيل ECM، وهو مفتاح التليف الكلوي - لا يزال غير مكتمل، مما يحد من تحديد أهداف علاجية آلية جديدة لمرض الكنود والمضاعفات الوعائية السكريةالأخرى 7،8.
التعقيد الجزيئي العميق الذي يقوم عليه خلل البطانة في مرض السكري يشكل تحديا كبيرا للطرق العلاجية التقليدية ذات الهدف الواحد. هنا تظهر علم الأحياء الحاسوبي والمعلوماتية الحيوية كأدوات لا غنى عنها، مما يمكن دمج واستخراج مجموعات بيانات متنوعة وعالية الأبعاد لإعطاء الأولوية للمراكز السببية داخل الشبكات المرضية وتحديداستراتيجيات علاجية متعددة الأهداف. والأهم من ذلك، غالبا ما تفشل الأساليب التقليدية ذات النمط الواحد (مثل الفحص الدوائي/النسخ/البروتيوم فقط أو الفحص الدوائي) في التفاعل الحاسم بين الطبقات الجزيئية (مثل التعبير الجيني، ديناميكيات البروتين، استجابة الدواء)، وتفشل في التقاط المحركات التآزرية أو التأثيرات غير المستهدفة10,11. يتغلب خط أنابيب الوسائط المتعددة المتكامل على هذه القيود من خلال تحليل بيانات النسخ والفراز والدوائية في نفس النظام بشكل متزامن، مما ينتج رؤية شاملة لآلية المرض. تسمح علم الأدوية الشبكي، وخوارزميات التنبؤ بالليغاند/الهدف، وفي الالتحام الجزيئي السيليكوي بالاستكشاف المنهجي لمكتبات الأدوية المعتمدة، مما يسرع من إعادة تموضع أو اكتشاف المركبات القادرة على مواجهة توقيعات الأمراض المعقدة3. يحمل هذا التحول النموذجي وعدا خاصا لتحديد العلاجات التي تستهدف اختلال تنظيم بطانة الحوض وعواقبه الدقيقة المدمرة، مثل DKD، مما يوفر إمكانية تحسين الفعالية وتقليل ملفات الآثار الجانبية. حدد دمج التحليلات النسخية/الإفرازية لخلايا البطانة المعرضة لارتفاع سكر الدم إلى 534 جزيئا شائعا يتم تنظيمها. أثرت الإثراء الوظيفي على إعادة تشكيل المصفوفة خارج الخلية، والإجهاد التأكسدي، والالتهاب في بداية مرض DKD. أعطى تحليل قواعد البيانات المشتركة الأولوية ل 278 هدفا عالي الثقة، تم تنقيحها عبر شبكات PPI لجينات المحور. توقع فحص الأدوية الشبكية للأدوية المعتمدة وجود 85 مركبا مرشحا (بما في ذلك بريفيلدين-أ، بروسيانتين، باراسيتامول، وإيديليسيب) تستهدف هذه المحاور. في السيليكو، تم استكشاف آليات التنبؤ بعوامل النسخ والالتحام بالأسلوب. يحدد هذا العمل المحركات البطانية لدينادي ديلا، ويؤسس خط اكتشاف حسابي، ويوفر مرشحات علاجية للتحقق. في النهاية، من المتوقع أن يعزز هذا المسار برامج الاكتشاف العلاجي لمضاعفات السكري.
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
أجريت التجارب على بموافقة لجنة أبحاث وأخلاقيات في معهد البحوث الطبية في خبي ييلينغ (رقم الموافقة: N2024082). تحقق من جدول المواد للمواد والأدوات التجريبية المستخدمة في هذه الدراسة. يجب على الموظفين ارتداء معدات الحماية الشخصية المناسبة (PPE) عند التعامل مع المواد الخطرة مثل تريزول (مهيج للجلد/العين، يحتوي على الفينول) ومثبطات البروتيازات (قد تكون حساسات تنفسية/جلدية). فصل النفايات البيولوجية/السائلة في أكياس قابلة للتعقيم الجسدي، والنفايات الكيميائية الخطرة في حاويات مخصصة للتخلص من النفايات الخطرة المؤسسية. قم بتطهير المواد الاستهلاكية قبل التخلص منها.
نمذجة فئران اعتلال الكلى السكري
تم الحفاظ على الفئران الذكور من النوع db/db و db/m (عمره 12 أسبوعا) تحت ظروف خالية من مسببات الأمراض (SPF) عند 22 ± 2 درجة مئوية ورطوبة 56٪ ± 5٪ مع دورات ضوء/ظلام لمدة 12 ساعة وإمكانية الوصول إلى الطعام والماء بشكل مرضي. بعد فترة تأقلم مدتها أسبوع، تم تخصيص معرفات رقمية عشوائية للفئران وتوزيعها على مجموعات تجريبية. تم إطعام فئران الديسيبورد/ديسيبور نظاما غذائيا غنيا بالبروتين لمدة 6 أسابيع لتثبيت ديكورونا. تم تأكيد النمذجة الناجحة من خلال نسبة الألبومين إلى الكرياتينين في البول (UACR) مرتفعة بشكل كبير مقارنة بمجموعة التحكم db/m، حيث كان UACR >30 ملغ/غ هو المؤشر الوظيفي الأساسي لدي.12 المبكر.
نمذجة الخلايا البطانية عالية الجلوكوز
تم تحضير خلايا البطانة الكبية الكلوية البشرية (HRGECs) في ظروف موحدة. تم زراعة HRGECs إما في وسط جلوكوز طبيعي (NG، 5.5 ملليمولار D-glucose) أو مرتفع الجلوكوز (HG، 30 ملليمولار) D-glucose) وتم الحفاظ عليه في حاضنة رطبة عند 37 °م مع 5٪CO2. كانت الخلايا إما معرضة دون انقطاع لزيت الرطوبة أو نمت في ظروف تحكم لمدة 24 ساعة قبل التحليلات اللاحقة. يجب تضمين التحكم الأسموزي (HM، الذي يحتوي على 5.5 ملليمولار D-جلوكوز مع 24.5 ملليمولار مانيتول). يجب أن تفي جميع الشروط بمعايير اللياقة الخلوية الصارمة: بقيت قابلية البقاء ≥85٪، وبقيت مستويات الاستماتة أقل من 15٪، وزيادة الهرمون الهرموني مقارنة ب HM لم تتجاوز 20٪، وبقي إطلاق LDH أقل من 10٪، مما يؤكد سلامة الخلايا قبل التحليلات اللاحقة.
مجموعة الوسائط المكيفة
تم جمع الوسائط المكيفة (CM) باستخدام بروتوكول موحد لتحليل الإفرازات13 مع تعديلات. بعد 24 ساعة من التحفيز العالي للجلوكوز (30 ملليمول دي-جلوكوز)، أو الجلوكوز الطبيعي (5.5 ملليمول دي-جلوكوز)، أو التحكم الأسموزي (5.5 ملليمولار-جلوكوز + 24.5 ملليمول مانيتول)، تم غسل HRGECs باستخدام محلول ملحي معقم مخزن بالفوسفات (PBS) لإزالة البروتينات المتبقية في المصل. تم تجديد الخلايا بوسط بطاني بطاني خالي من المصل وخالي من الفينول الأحمر وحضنتها لمدة 12 ساعة عند درجة حرارة 37 درجة مئوية مع 5٪ CO₂ لتراكم العوامل المفرزة.
تم جمع CM باستخدام أنابيب الطرد المركزي المبردة مسبقا. تم إجراء معالجة العينات بشكل متتابع كما هو موضح أدناه.
توضيح أساسي: تم نقل CM إلى أنابيب مخروطية خالية من RNase/DNase وتم طرد مركزه بقوة 3000 x g لمدة 10 دقائق عند 4 درجات مئوية. تم التخلص من الحطام المغطى بالرصاصات.
تثبيط البروتياز: خلال دقيقتين من التوضيح الأولي، أضيف كوكتيل مثبط البروتيازات الخالي من EDTA إلى تركيز نهائي 1x (1:50) يحتوي على 1x مثبطات فوسفاتاز.
التركيز: تم تحميل المادة الفائقة فورا في مرشحات الطرد المركزي PBS المغسولة مسبقا (3 كيلو دالتون MWCO) وتم طرد مركزها بقوة 4,000 x g لمدة 90 دقيقة عند 4 درجات مئوية لتحقيق تركيز 10 أضعاف.
توضيح ثانوي: تم نقل المركز إلى أنابيب الطرد المركزي الدقيق المبردة مسبقا وتم طرد مركزه بقوة 12,000 × جرام لمدة 15 دقيقة عند 4 درجات مئوية. تم جمع سوبرناتانت، متجنبا التجمعات الحبيبية.
التخزين: تم إنتاج أليكوتات بحجم 50 ميكرولتر في كريوفيات معقمة منخفضة البروتين. تم تجميد القوارير بسرعة في النيتروجين السائل خلال 30 دقيقة من انتهاء الحصاد. تم تخزين القوارير عند -80 درجة مئوية (بدون دورات تجمد وذوبان).
خضعت دفعات CM لاختبار السموم الداخلية (<0.25 EU/mL). أظهر بروتوكول الحضانة الخالية من المصل عدم تحفيز الإجهاد (تم التحقق منه بواسطة حوامل المناعة HSP70/CHOP). تم تطبيع إنتاج بروتين CM إلى عدد خلايا/محتوى DNA قابل للحياة عند الحصاد. صرامة المعالجة: تقنية معقمة طوال الوقت؛ ≤نافذة الحصاد حتى التجمد لمدة 30 دقيقة؛ تم تأكيد توازن درجة حرارة الدوار.
اختبار CCK-8 لخلايا أنبوب الكلى المعالجة بالوسط المشروط
لتقييم التأثير الوظيفي لإفرازات البطانة على بقاء الخلايا الأنبوبية الكلىية، أجري اختبار CCK-8 على خط الخلايا الظهارية الأنبوبية القريبة الكلوية البشرية HK-2 المعالج ب CM المستخرج من خلايا بطانة الكلى الكلوية البشرية (HRGECs)، وفقا للبروتوكولات المعتمدة. تم زراعة خلايا HK-2 في وسط DMEM مدعوم بمصل بقري جنيني بنسبة 10٪ (FBS). في الاختبار، تم زرع الخلايا في صفائح بحجم 96 بئر بكثافة 5 × 10³ خلايا لكل بئر. تم إجراء تجويع الخلايا بالمصل لمدة 12 ساعة في وسط يحتوي على 0.5٪ من FBS مباشرة قبل علاج CM.
تم تطبيق CM مع كتلة بروتين متساوية مع إجمالي الطبيعية. تم إذابة أليكوات CM المجمدة عند 37 درجة مئوية في حمام جاف (<5 دقائق) وتصفيتها بالطرد المركزي عند 10,000 x g لمدة 5 دقائق عند 4 درجات مئوية. تمت معالجة خلايا HK-2 (100 ميكرولتر/بئر) ب HG-CM، NG-CM، أو HM-CM، وتم تطبيعه إلى محتوى بروتين/حمض نووي مطابق. تم تجهيز ما مجموعه 3 نسخ بيولوجية لكل حالة (مع 3 نسخ تقنية لكل منها). تم حضن العينات عند درجة حرارة 37 درجة مئوية مع 5٪ ثاني أكسيد الكربون لمدة 24 ساعة. تم تقييم صلاحية الخلايا باستخدام مجموعة عد الخلايا-8. للقيام بذلك، أضيف 10 ميكرولتر من محلول CCK-8 إلى كل بئر وحضنته لمدة 1-4 ساعات عند درجة حرارة 37 درجة مئوية. تم قياس الامتصاص عند 450 نانومتر باستخدام قارئ ميكروبلايت. تم حساب الجدوى على النحو التالي:
قابلية التشغيل (٪) = [(A_sample - A_blank) / (A_baseline_control - A_blank)] × 100
الكشف عن الإجهاد التأكسدي
تم قياس مستويات المالوندياليديهيد الخلوي (MDA)، وهو أحد المنتجات النهائية الرئيسية لتكسيد الدهون في الغشاء، من خلال اختبار TBA. تم تنقية محللات الخلايا (1 ×10 7 خلايا) عن طريق الطرد المركزي عند 10,000 × جرام لمدة 15 دقيقة، ثم تم جمع 0.02 مل من المادة الفائقة إلى أنابيب العينات إلى جانب 0.02 مل من معايير MDA. تمت إضافة 0.02 مل من المادة الصافية و0.6 مل من كاشف الحمض. تمت معالجة العينات/المعايير ب 0.2 مل من العامل الكروموجيني (أضيف أنابيب تحكم: 0.2 مل من حمض الخليك 50٪). بعد الختم والخلط والحضانة عند 100 درجة مئوية لمدة 40 دقيقة، تم تبريد العينات ثم تطرد المركزي عند 9569 × جرام لمدة 10 دقائق. تم نقل المادة الفائقة إلى الصفائح الدقيقة عند 250 ميكرولتر لقياس OD₅₃₂.
التوصيف النصي
تم عزل إجمالي الحمض النووي الريبي باستخدام كاشف ترايزول وفقا لبروتوكول الشركة المصنعة. تم تقييم كمية الحمض النووي الريبي ونقاء باستخدام مقياس طيف ومحلل شظايا على التوالي. تم استخدام عينات RNA عالية الجودة فقط مع رقم سلامة RNA (RIN) > 7.0 لبناء مكتبة التسلسل.
تم إثراء mRNA متعدد الدينيلة (poly(A)+) بواسطة جولتين من الانتقاء المغناطيسي القائم على الخرزات الأوليغو(dT). تم تجزئة ال mRNA المنقى إلى 200-300 نيوكليوتيد باستخدام مجموعة تجزئة قائمة على المغنيسيوم عند 94 درجة مئوية لمدة 5-7 دقائق. تم إجراء تخليق cDNA للسلسلة الأولى باستخدام إنزيم النسخ العكسي، تلاها تخليق cDNA للسلسلة الثانية باستخدام بوليميراز DNA من الإشريكية القولونية I وRNase H في وجود dUTP (لتمكين خصوصية الخيوط). شملت الخطوات اللاحقة إصلاح النهاية، وتركيب الذيل على شكل A، وربط المحولات، واختيار الحجم باستخدام الخرزات المغناطيسية. قبل تضخيم PCR، كان يتم هضم السلسلة الثانية المدمجة في dUTP بواسطة إنزيم UDG.
تم إنشاء مكتبة خاصة بالخيوط بمتوسط حجم إدخال 400 ± 50 بيس باستخدام PCR تحت الشروط التالية: إزالة الطبيعة الأولية عند 98 درجة مئوية لمدة دقيقة واحدة؛ 14 دورة إزالة طبيعية عند 98 درجة مئوية لمدة 10 ثوان، والتلدين عند 60 درجة مئوية لمدة 30 ثانية، والتمديد عند 72 درجة مئوية لمدة 30 ثانية؛ وامتداد أخير عند 72 درجة مئوية لمدة 5 دقائق. تم تنفيذ تسلسل النهاية المزدوجة بسرعة 150 بت على منصة Illumina، بعمق تسلسل ≥40 مليون قراءة لكل عينة (Q30 > 85٪).
التحليل المعلوماتي الحيوي لبيانات النسخ النصية
تم إجراء فحص جودة القراءات الخام باستخدام FastQC (v0.11.8)، وتم المحاذاة مع الجينوم المرجعي GRCh38.p13 مع HISAT2 (v2.2.1). تم إجراء قياس النص وتجميع النسخ لكل عينة باستخدام StringTie (الإصدار 2.1.6) مع معلمات افتراضية. تم دمج جميع النسخ المجمعة من عينات فردية لإعادة بناء نسخ شاملة باستخدام برنامج gffcompare (v0.12.6؛ gffcompare أداة مستقلة وليست جزءا من StringTie، ونسختها مصححة إلى الإصدار المستقر المشترك). تم إجراء تحليل التعبير التفاضلي باستخدام DESeq2 (الإصدار 1.38.3) باستخدام عتبات |log2 تغيير الطي (FC)| > 1 ومعدل الاكتشاف الكاذب (FDR) < 0.05. تم تصحيح تأثيرات الدفعات عبر حزمة variancePartition.
تحليل البروتيومية الفسرية
تم جمع CM من HRGECs تم زرعها تحت ظروف تحكم NG أو HG أو HM باستخدام طريقة13 موصوفة سابقا مع تعديلات لتحليل الإفرازات. تم غسل الخلايا ب PBS بعد التحفيز وحضنتها في وسط خال من المصل لمدة 12 ساعة. تم جمع CM وطرد مركزها عند 3000 x جرام لمدة 10 دقائق (4 درجات مئوية).
تم خلط كميات متساوية من الببتيد من كل عينة ثم تخفيفها بالمذيب A (5٪ ACN، pH 9.8) وحقنها في العمود. تم تفكيك خليط الببتيدات باستخدام عمود 3.5 ميكرومتر 4.6 × 150 300Extend- C18 على نظام الفصل السريع الثنائي. تم إجراء التخلص التدريجي بمعدل تدفق 0.3 مل/دقيقة: 5٪ إلى 21٪ مذيب B (97٪ ACN، درجة حموضة 9.8) خلال 38 دقيقة، 21.5٪ إلى 40٪ مذيب B خلال 20 دقيقة، 40٪ إلى 90٪ مذيب B خلال دقيقتين، 90٪ مذيب B لمدة 3 دقائق، و5٪ مذيب B متوازن لمدة 10 دقائق. تمت مراقبة قمم الاستشعار عند 214 نانومتر، وتم جمع الكسور كل دقيقة. تم دمج الكسور وفقا للكروماتوغرامات لقمم الإخفاء. تم جمع ما مجموعه 10 أجزاء من القطع ثم جففت بالتجميد.
تم تحضير المراحل المتنقلة A (100٪ ماء، 0.1٪ حمض الفورميك) وB (80٪ أسيتونيتريل الهوائية)، وأعيد تكوين عينات الببتيدات المجففة بحمض الفورميك بنسبة 0.1٪ وتم طردها بقوة 20,000 × جرام لمدة 10 دقائق. تم الفصل باستخدام نظام طور سائل من UHPLC. تم تغذية العينات على عمود HPLC ES906 (150 مم) مع تدرج 8 دقائق عند 2.5 ميكرولتر/دقيقة، وفصلت بالتدرج الفعال التالي: 0-4 دقائق، 4٪ تسريع خطي في طور B متحرك حتى 25٪؛ 4-6.9 دقائق، المرحلة B المتنقلة تزداد خطيا من 25٪ إلى 35٪؛ 6.9-7.3 دقيقة، والمرحلة B المتنقلة تزداد خطيا من 35٪ إلى 99٪؛ 7.3-8.0 دقيقة، حافظت على المرحلة B المحمولة عند 99٪. تم نقل الببتيدات المفصولة عن الطور السائل إلى مطياف الكتلة لاكتساب وضع DIA. تم تعيين المعايير الرئيسية كما يلي: طاقة تصادم موحدة 25٪، حالة شحن افتراضية 2، دقة 240,000، مسح كل 0.6 ثانية، نطاق مسح 380-980 م/ز، مطياف الكتلة AGC 500٪. تم تسجيل مسح الأيونات المتفتت بأقصى زمن مسح يبلغ 3 مللي ثانية، واستخدمت 300 نافذة مسح بطول 2 ثم، تتراوح سرعتها بين 380 إلى 980 م/ز.
تم استخدام DIA-NN (https://www.nature.com/articles/s41592-019-0638-x، الإصدار 1.9.1) لتحليل بيانات DIA بطريقة خالية من المكتبة. تم البحث عن بيانات التصلب المتعدد/التصلب المتعدد مقابل تسلسلات البروتينات، والتي تم تحميلها من قاعدة بيانات Uniprot بالإعدادات التالية: الإنزيم: Trypsin/P؛ الحد الأقصى للصدمات المفقودة: 2؛ تعديل ثابت: كارباميدوميثيل (C); تعديلات متغيرة: الأكسدة (M) والأسيتيل (البروتين N-term); تحمل كتلة المادة الأولية: 20 جزء في المليون؛ تحمل كتلة الشظايا: 0.05 دالون. تم تصفية النتائج بواسطة 1٪ من FDR، ولم تستخدم فقط مجموعات البروتين التي اجتازت هذا المعيار في التحليل اللاحق.
تحليل إثراء الوظائف بنظام الأوميكس (GO، KEGG، وGSEA)
أجريت تحليلات إثراء وظيفي على مجموعات مرشحة من الجينات المعبر عنها تفاضلا (الترانسكريبتوميكس) والبروتينات (بروتيوميات الإفراز)، وفقا لخطوط المعلوماتية الحيوية المعتمدة. تم رسم المعرفات باستخدام Org.Hs.eg.db. تم تنفيذ إثراء GO (العمليات البيولوجية، الوظائف الجزيئية، المكونات الخلوية) عبر clusterProfiler. عدلت بنجيميني-هوشبرغ قيمة p < 0.05، وتم تطبيق تقليل التشابه الدلالي (قطع = 0.7) على المصطلحات المكثفة. تم إجراء تحليل مسار KEGG باستخدام KEGG REST API (إصدار 2023). تم استخدام الاختبار الفائق الهندسي مع تصحيح يكوتيلي روزفلت. تم تصوير طوبولوجيا المسارات باستخدام Pathview. تم تطبيق GSEA باستخدام نهج قائم على الرتبة مع تصنيف جينات الإشارة إلى الضوضاء. تم إجراء اختبار إثراء مقابل مجموعات MSigDB (HALLMARK، C2، C5؛ v2023.2) وتوقيعات بطانية السكري المختارة. تم تقييم الدلالة بعد 1000 تبديل ظاهري (FDR < 25٪).
تحليل شبكة تفاعل البروتين والبروتين
لتحديد المنظمين الجزيئيين الأساسيين ضمن مجموعة المرشحين الممرضين، تم إجراء بناء شبكة PPI والتحليل الطوبولوجي باستخدام سير عمل حسابي متكامل. تم تقديم 278 جينا مرشحا إلى قاعدة بيانات STRING (v12.0؛ الإنسان العاقل؛ شملت مصادر الأدلة قواعد بيانات تجريبية، وبيانات تعبير مشترك، ومنسقة؛ عتبة ثقة التفاعل (الدرجة المجمعة) >0.7 للحواف ذات الثقة العالية؛ ولا يوجد تضخم إضافي للتفاعل. تم استيراد النتائج إلى Cytoscape (الإصدار 3.9.1)، وتم إجراء تحليل طوبولوجيا الشبكة باستخدام إضافات MCODE (الإصدار 1.5.2) وCytoHubba (الإصدار 0.4.1). لاحقا، تم تحسين الشبكة بصريا وفقا لدرجة اتصال العقد، بحيث تكون العقد ذات الاتصال العالي أغمق في اللون، وأكبر حجما، وأكثر بروزا في العلامات.
تطوير مجموعة جينات هدف لمرض الكلى السكري
تم تعريف معايير الحمض النووي الريبي الرنو/البروتينات المصاحبة بشكل مشترك كما يلي: النسخات (FDR < 0.05 و |log2FC| > 1) والسيكرتوم (FDR < 0.01 و |log2FC| > 1.5). تم تطبيع أسماء البروتينات والجينات باستخدام UniProt وتحويلها إلى صيغة موحدة (رمز الجين). تم إنشاء مجموعة جينات مستهدفة لمرض الكلى السكري من خلال دمج جينات مرتبطة بالمرض من عدة قواعد بيانات عامة، بما في ذلك GeneCards (الإصدار 5.25، مصطلح الاستعلام: اعتلالات الكلى السكري، تاريخ الوصول في يوليو 2025)، وقاعدة بيانات السموم المقارنة (CTD؛ https://ctdbase.org/، مصطلح الاستعلام: اعتلالات الكلى السكري، تاريخ الوصول إلى يوليو 2025)، ومنصة الأهداف المفتوحة (https://platform.opentargets.org/، الإصدار 0.13.8، مدة الاستعلام: اعتلالات الكلى السكري، تاريخ الوصول في يوليو 2025)13، 14، 15. تم تصنيف هذه المجموعة كمجموعة مرجعية شاملة لمرض الكلى السكري. تم تحديد التقاطع بين mRNAs/البروتينات المتوافقة مع هذه المجموعة الجينية للتحليل اللاحق.
اكتشاف بروتين CCL2
لقياس CCL2، تم تغطية صفيحة ب 96 بئرا بجسم مضاد للالتقاط (100 ميكرولتر/بئر) وحضنتها عند 4 درجات مئوية خلال الليل. في اليوم التالي، تم غسل اللوحة بمحلول هوائي 2x مع المخزن وتم حجبها بمخفف ELISA (200 ميكرولتر/بئر) لمدة ساعة واحدة عند RT. تم إعداد منحنى قياسي من 7 نقاط بواسطة تخفيف تسلسلي ثنائي الشكل لمعيار S1، ثم أضيفت العينات (100 ميكرولتر/بئر) وحضنتها لمدة ساعتين عند 400 دورة في الدقيقة. بعد الغسل 5x، أضيف الجسم المضاد للكشف (100 ميكرولتر/بئر) وحضانه لمدة ساعة واحدة عند 400 دورة في الدقيقة، تلاها إضافة محلول إنزيمي (100 ميكرولتر/بئر) وحضانة لمدة 30 دقيقة عند 400 دورة في الدقيقة. تم تطوير العينات باستخدام ركيزة TMB (15-30 دقيقة، RT). توقف التفاعل مع الحمض (100 ميكرولتر/بئر)، وتم قراءة الامتصاص عند 450 نانومتر (620 نانومتر مرجعي اختياري). تشمل الخطوات الرئيسية الغسيل الصارم، والحضانات المؤقتة، والتخفيف الموحد لضمان قابلية التكرار.
إعادة تموضع الأدوية
تم التنبؤ بالمركبات العلاجية باستخدام المنصة التالية: محرك بحث توقيعات الاتجاه المميز LINCS L1000 (L1000CDS2؛ https://maayanlab.cloud/L1000CDS2). تستخدم هذه المنصة طريقة MODZ وتحليل اتجاه المميز لتحديد الجزيئات الصغيرة أو تركيبات المركبات القادرة على عكس أو تقليد توقيعات التعبير الجيني المدخلة16. تم تحديد الأدوية المرشحة على أنها تلك التي تعكس اختلال تنظيم جينات الكلى المعبر عنها بشكل مختلف باستخدام هذه المنصة. تم تصنيف المركبات بناء على درجات عكسها في خطوط الخلايا الكلوية بواسطة كلوية مختارة في عمود الأنسجة، وخضعت المرشحات الأعلى تصنيفا للالتحام الجزيئي لتقييم ارتباطها بأهداف البروتين الرئيسية.
فحص عامل النسخ التنظيمي المشترك
تم الاستعلام عن قاعدة بيانات hTFtarget للربط التنظيمي المشترك مع مجموعة الجينات. تم تحليل قاعدة بيانات hTFtarget لتحديد علاقات عامل النسخ البشري (TF) مع الجينات المستهدفة من خلال تحليل حسابي لمجموعات بيانات ChIP-Seq واسعة النطاق عبر خلايا وأنسجة وظروف متنوعة. جمع خط الأنابيب التكاملي إشارات ذروة ChIP-Seq مع السياق اللاجيني لتحديد ارتباط TF في المروزات/المعززات، مع أخذ الديناميكيات التنظيمية المكانية والزمانية في الاعتبار بشكل صريح. كما أظهر تشانغ وآخرون، فقد خدمت كمنصة متعددة الأبعاد تتيح استكشاف أهداف الأرثوذ الذهبي أو منظمات الجينات، وتصور بيانات ChIP-Seq، والتحقيق في تعاونية الألياف الوراثية، والتنبؤ بمواقع الارتباط17.
خط أنابيب وتحليل الحوسبة لربط الجزيئات الصغيرة بالبروتين
تم استخدام أوتودوك فينا 1.2.018 لإجراء تحليل الالتحام الجزيئي لتفاعلات الارتباط بين المكونات الفعالة وعوامل النسخ BRD4، CTCF، EP300، وSPI1. تم الحصول على البلور ل BRD4 (معرف PDB: 7REK)، وCTCF (معرف PDB: 5K5I)، وEP300 (معرف PDB: 5NU5)، وSPI1 (معرف PDB: 8E3K) من بنك بيانات البروتين (https://www.rcsb.org/)19,20. تم تنزيل هياكل جزيئات صغيرة بصيغة SDF من قاعدة بيانات PubChem (https://pubchem.ncbi.nlm.nih.gov/ 21)، وتم تحويلها إلى صيغة MOL2 باستخدام Open Babel 2.4.1، وتم تقليل الطاقة باستخدام PyRx 0.8. تمت معالجة البروتينات المسبقة عن طريق إزالة جزيئات الماء، وإضافة ذرات الهيدروجين، وحساب شحنات جاستايجر، وتحويلها إلى صيغة PDBQT (المطلوبة في أوتودوك فينا). تم استخدام استراتيجية التحام شبه مرنة، حيث تم تحديد موقع وأبعاد شبكة الالتحام بناء على مواقع الارتباط للروابط المتبلور في كل بروتين. يعمل MA9-086 كرابطة تحكم موجبة ل BRD4، وXDM-CBP ل EP300. بالنسبة ل CTCF و SPI1 (الذين يفتقرون إلى الروابط الإيجابية المعروفة)، تم تحديد جيوب الارتباط المحتملة من خلال التحليل البنيوي باستخدام منصة Proteins Plus الإلكترونية (https://proteins.plus/). تم تعيين معلمات شبكة الإرساء كما يلي (الإحداثيات والأبعاد بوحدة Å على المحاور x و y و z): مركز BRD4 عند (-11.907، -8.617، -3.973) بحجم صندوق (18.387، 18.387، 18.387)؛ مركز CTCF عند (15.165، 4.854، 6.388) وحجم الصندوق (17.25، 20.25، 9.75)؛ في مركز EP300 عند (39.781، 5.326، 9.998) وحجم الصندوق (16.516، 16.516، 16.516)؛ مركز SPI1 عند (3.155، -3.853، 0.668) وحجم الصندوق (17.25، 25.5، 10.5). أثناء الالتحم، تم تعيين نطاق الطاقة على 3، ومعامل الاستنشال إلى 8، وتباعد الشبكة إلى 0.375 أنجلوست. تم تقييم استقرار الارتباط من طاقة الربط، حيث تشير القيم المنخفضة إلى تشكيلات أكثر استقرارا واحتمالية تفاعل أعلى، مع عتبة من <-5 كيلو كالوري/مول تعرف بأنها نشاط ارتباط قوي22,23. وأخيرا، تم تحديد أنماط التفاعل بين المركبات والمستقبلات باستخدام PyMOL.
التحليل الإحصائي
تعرض البيانات كمتوسط ± SEM. تم اختيار الاختبارات الإحصائية بناء على الطبيعية (شابيرو-ويلك) وتجانس التباين (اختبار ليفين). تم استخدام اختبارات t غير مزدوجة (مجموعتان) أو اختبارات ANOVA أحادية الاتجاه مع اختبارات LSD بعد الوقوع (≥3 مجموعات) للمقارنات بين المجموعات. تم تعريف p < 0.05 كعتبة دلالة. تم توليد الرسوم البيانية باستخدام GraphPad Prism 9.0.
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
إثبات التأثير الممرض لفراز البطانة المرتفعة على أنابيب الكلى
بدأت هذه الدراسة بالتحقق من صحة التأثير الممرض لفراز البطانة المرتفع في الدم. أثرت الوسط المشروط الناتج عن خلايا البطانة الكبيبية البشرية المصاحبة لارتفاع سكر الدم (HG-CM) بشكل كبير على بقاء خلايا الظهارة الأنبوبية القريبة البشرية (HK-2) مقارنة بالمجموعات الضابطة.
استنادا إلى هذه الأدلة الوظي...
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
تثبت هذه الدراسة أن خلل السيفرات البطانية الناتج عن فرط سكر الدم هو عامل حاسم لإصابة الكلى لدى السكري من خلال الأساليب متعددة الأوميكس المتكاملة والأساليب الحاسوبية. إثبات أن السمية الخلوية التي تتوسط الإفرازات تجاه أنابيب الكلى تتزامن مع خلل منهجي في 534 عاملا مشتقا من البطانة تتقاطع مع إعادة تشكيل المصفوفة، والإجهاد التأكسدي، ومسارات الالتهاب في مسببات مرض DKD. تحديد 278 وسيطا عالي الثقة، بما في ذلك المحاور المعتمدة ميكانيكيا CCL2 وVWF و SERPINE1 وTHBS1 (التي تظهر توازنا بين 1.15 إلى 2...
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
المؤلفون ليس لديهم ما يكشفون عنه.
وقد دعم هذا العمل المؤسسة الوطنية للعلوم الطبيعية في الصين (32200644)، ومشروع برنامج العلوم والتكنولوجيا في خبي (246W2501D، 252W7716D)، ومنصة يانتشاو الذهبية (A20240022).
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
|---|---|---|---|
| مجموعة CCL2 ELISA | ثيرمو فيشر العلمي | #88-7399-88 | |
| مثبط CCR2 | ميرك ميليبور | #227016 | |
| مجموعة اختبار قابلية الجدوى الخلوية | سيفن بيوتكنولوجي | CCK-8، SC119-01 | |
| متسلسل الحمض النووي | إلومينا | NovaSeq 6000 | |
| نظام الكروماتوغرافيا السائلة عالي الأداء | ثيرمو فيشر العلمي | ألتي ميت 3000 ثنائي RSLC | |
| وسيط الثقافة في HRGEC | شركة شنغهاي تشونغ تشياو شين تشو للتكنولوجيا الحيوية المحدودة. | 1001 | |
| خلايا البطانة الكلوية الكبية البشرية (HRGECs) | شنغهاي تشونغتشياو شينتشو للتكنولوجيا الحيوية | PRI-H-00038 | |
| خلية الظهارة الأنبوبية الكلوية البشرية الوسط الكامل | بروسيل | CM-H193 | |
| خلايا الظهارة الأنبوبية الكلوية البشرية (HK2) | بروسيل | CP-H193 | |
| فئران ذكور من نوع db/db و db/m (عمره 4 أسابيع) | شركة هانغتشو زييوان للتكنولوجيا الحيوية المحدودة. | SCXK 20190004 | |
| مطياف الكتلة | ثيرمو فيشر العلمي | أسترال | |
| قارئ امتصاص الألواح الدقيقة | الأجهزة الجزيئية | سبيكترا ماكس iD5 | |
| كوكتيل مثبط البروتيز (خال من EDTA) | روش | كومبلت، #5056489001 | |
| كاشف استخراج الحمض النووي الريبي | ثيرمو فيشر العلمي | تريزول، #15596026 | |
| محلل جودة الحمض النووي الريبي | تقنيات أجيلينت | محلل شظايا 5300، M5311AA | |
| أداة قياس الحمض النووي الريبي | ثيرمو فيشر العلمي | الكيوبت 3.0، Q33216 | |
| مجموعة كشف ROS | ثيرمو فيشر العلمي | #EEA019 | |
| أجهزة الطرد المركزي فائقة الترشيح (3 كيلو دالتون MWCO) | ميرك ميليبور | أميكون ألترا-4 |
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article
Request Permission