复旦、四川大学联手国际科学家实现重大突破 人造生物肾有望问世

IT之家 10 月 14 日消息，肾脏疾病影响着全球约九分之一的成年人，而且目前人类中肾衰竭的发病率在世界各地稳步上升。

如果能在实验室中培育出具有功能性的肾组织，无疑能够帮助这些人恢复肾功能，同时有助于加快肾脏疾病的研究和治疗。

据公开资料，人类肾脏的正常形成是由两个组成部分组成的 —— 后肾间充质和输尿管芽。而现在，四川大学、复旦大学的科学家们参与的一支国际研究团队培育出了人体肾脏的一个重要构件，即输尿管芽。

这项研究联合了多位业界巨擘，例如布里格姆妇女医院肾科主任和医学工程部创始主任 Joseph Bonventre 博士。

七年前，布莱根大学肾脏部门主任和医学工程部创始主任的实验室、Joseph Bonventre 博士实验室的研究人员发现了如何从人类干细胞中创造出第一个被称为后肾间质的组块。

他们创造了一种非常有效的方法来生产第二个人体重要组织 (输尿管芽)，它可以长成成人肾脏收集系统。它们还表现出这两部分细胞之间相互作用的特征，复制了肾脏发育过程中自然发生的部分相互作用。

结合之前的研究成果有望在将来通过培养皿培育出完整的人类生物肾。IT之家了解到，相关研究成果已发表在近期的《自然-生物技术》杂志上。

定向分化人多能干细胞 (hPSCs) 对于功能输尿管和集合管 (CD) 上皮细胞对肾脏再生医学至关重要。在这里，我们描述了高效、无血清的 hPSCs 向输尿管芽 (UB) 类器官和功能性 CD 细胞的分化。hPSCs 首先以 90% 的效率诱导成前肾祖细胞，然后聚集成具有类似肾导管分子特征的球体。在三维基质中，球形形成 UB 类器官，表现出类似于胎儿 UB 的分支形态发生，并正确地定位 RET 表达的远端尖端。在嵌合胎肾外植体培养中，类器官来源的细胞合并到祖龛的 UB 尖端。在后期，UB 类器官分化为 CD 类器官，单细胞 RNA 测序估计其中包含 > 95% 的 CD 细胞类型。乳糜泻上皮细胞具有肾电生理功能，主要细胞具有钙离子介导的钠载体转运，foxi1 诱导的插层细胞具有 v 型 atp 酶质子泵活性。

此外，Bonventre 实验室首次创造了人类的主细胞系和插入细胞系，这两种细胞系构成了肾脏的最终尿液处理成分。这项研究可能有助于研究人员测试影响肾脏收集系统的肾脏疾病的新疗法。这包括许多先天性肾脏和尿路异常，包括多囊肾病，这是最常见的遗传疾病之一。

“我们已经开发出一种高效的方法来生成肾脏组织的一种关键成分，该成分负责维持许多血液化学物质，对肾脏的发育至关重要。此外，我们还首次创造了人类肾脏细胞，可以用于开发新药，帮助研究遗传和获得性疾病，并提高我们对肾脏如何发育和控制体内代谢平衡的了解。最终，现在有能力生成两种负责生成功能性肾脏组织的成分，这项工作为探索肾功能衰竭患者的肾功能替代提供了重要的一步，或者在未来，可以在培养皿中人工生成一个肾脏。”