Abstract The kidney has a limited capacity to repair following injury, however, the endogenous reparative pathways are not well understood. Here we employ integrated droplet- and plate-based scRNA-seq in the murine reversible unilateral ureteric obstruction model to dissect the transcriptomic landscape at the single cell level during renal injury and resolution of fibrosis. We generate a comprehensive catalogue of the changes induced during injury and repair, revealing significant myeloid cell heterogeneity, which would not have been identifiable by conventional flow cytometry. We identify new markers for the myeloid populations within the kidney as well as identification of novel subsets including an Arg1 + monocyte population specific to early injury and a Mmp12 + macrophage subset exclusive to repair. Finally, using paired blood exchange to track circulating immune cells, we confirm that monocytes are recruited to the kidney early after injury and are the source of Ccr2 + macrophages that accumulate in late injury. Our data demonstrate the utility of complementary technologies to identify novel myeloid subtypes that may represent therapeutic targets to inhibit progression or promote regression of kidney disease.

Abstract Progressive fibrosis and maladaptive organ repair result in significant morbidity and millions of premature deaths annually. Senescent cells accumulate with ageing and after injury and are implicated in organ fibrosis, but the mechanisms by which senescence influences repair are poorly understood. Using two murine models of injury and repair we show that obstructive injury generates senescent epithelia which persist after resolution of the original injury, promote ongoing fibrosis and impede adaptive repair. Depletion of senescent cells with ABT263 reduces fibrosis in reversed ureteric obstruction and after renal ischaemia-reperfusion injury. We validate these findings in humans, showing that senescence and fibrosis persist after relieved renal obstruction. We next characterise senescent epithelia in murine renal injury using single cell RNA-Seq. We extend our classification to human kidney and liver disease and identify conserved pro-fibrotic proteins which we validate in vitro and in human disease. We demonstrate that one such molecule, Protein Disulfide Isomerase Family A Member 3 (PDIA3), is essential for TGF-beta mediated fibroblast activation. Inhibition of PDIA3 in vivo significantly reduces kidney fibrosis during ongoing renal injury and as such represents a new potential therapeutic pathway. Analysis of the signalling pathways of senescent epithelia connects senescence to organ fibrosis, permitting rational design of anti-fibrotic therapies.