科学家首次制造出“迷你肾”三维细胞结构

2013-11-21

肾脏疾病是全球一个重大且悬而未决的健康难题.肾脏一旦受到疾病损伤就很难恢复功能,因此迫切需要更好地了解肾脏发育和生理学的知识.

肾脏疾病是全球一个重大且悬而未决的健康难题。肾脏一旦受到疾病损伤就很难恢复功能，因此迫切需要更好地了解肾脏发育和生理学的知识。

现在，来自索尔克生物科学研究所（Salk Institute for Biological Studies）等机构的科学家们开发出了一个研究肾病的新型平台，并首次利用人类干细胞制造出了三维“迷你肾”结构。这一成果为未来应用再生医学策略帮助恢复肾脏功能以及发现靶向人类肾细胞的新药开辟了新的途径。相关研究论文刊登在了近期出版的《自然-细胞生物学》（Nature Cell Biology）杂志上。

尽管今年夏天科学家们已经利用干细胞构建出了肾细胞的前体细胞，但在这项最新研究中，科学家是第一次诱导人类干细胞形成了与我们肾脏中的相似的三维细胞结构。

此前科学家一直试图将人类干细胞分化为肾细胞，但却鲜有成功者。研究人员表示，他们开发了一种简单、有效的方法，可使人类干细胞分化为组织极好的三维输尿管芽（UB）结构，其可随后发育成集尿管系统。

这项最新研究结果首次证实了，可以让多能干细胞（PSCs）发育为与输尿管芽中细胞相似的细胞，随后在器官培养中分化为三维结构。输尿管芽细胞可以形成发育过程早期的人类泌尿和生殖器官，随后形成排尿管。科学家们采用人类胚胎干细胞和诱导多能干细胞（iPSCs）均实现了这一突破。

在生成了具有多能性，且能够分化为中胚层的 iPSCs 后，研究人员利用我们肾脏自然发育过程中已知必需的生长因子，对这些 iPSCs 和胚胎干细胞进行了培育。组合来自这些生长因子的信号，在仅仅 4 天的时间里就足以让这些细胞朝着显示明显肾细胞特征的祖细胞定向分化。

随后研究人员通过将这些细胞与小鼠肾细胞共培养，引导它们进一步分化为了与输尿管芽中相似的器官结构。这表明了，这些小鼠细胞能够提供使人类干细胞形成肾脏三维结构的适当发育信号。

此外，研究人员还对来自临床诊断罹患多囊肾病（PKD）患者的 iPSCs 测试了他们的实验方案。PKD 是以多个充满液体的囊肿为特征的一种遗传疾病，可导致肾功能下降和肾衰竭。研究人员发现他们的方法可以让患者源性的 iPSCs 生成肾结构。

由于这一疾病显示许多临床症状，基因治疗或抗体治疗都不是现实的 PKD 治疗方法。而这一最新技术或许可帮助绕开这一障碍，为制药公司和从事 PKD 及其他肾病药物治疗研究的研究人员提供一个可靠的平台。

研究人员认为，他们的分化策略为疾病建模和药物发现研究奠定了基石，将帮助引导未来的研究。

科学家首次制造出“迷你肾”三维细胞结构

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