生物通報道  腎病是全球一個重大且尚未解決的健康問題。腎臟一旦受到疾病損傷就很難恢復(fù)功能，因此迫切需要更好地了解腎臟發(fā)育和生理學(xué)的知識。

現(xiàn)在，由Salk生物科學(xué)研究所的科學(xué)家們領(lǐng)導(dǎo)的一個研究人員小組，開發(fā)出了一個研究腎病的新型平臺，為未來應(yīng)用再生醫(yī)學(xué)策略幫助恢復(fù)腎臟功能開辟了新的途徑。

第一次，Salk生物科學(xué)研究所的研究人員利用人類干細胞制造出了三維腎結(jié)構(gòu)，為研究腎臟的發(fā)育和疾病以及發(fā)現(xiàn)靶向人類腎細胞的新藥開辟了新途徑。這些研究結(jié)果發(fā)表在11月17日的《自然細胞生物學(xué)》（Nature Cell Biology）雜志上。

盡管今年夏天科學(xué)家們已經(jīng)利用干細胞構(gòu)建出了腎細胞的前體細胞，但此次Salk生物科學(xué)研究所研究小組是第一次誘導(dǎo)人類干細胞形成了與我們腎臟中的相似的三維細胞結(jié)構(gòu)。

論文的資深作者、Salk生物科學(xué)研究所基因表達實驗室教授Juan Carlos Izpisua Belmonte說：“研究人員一直試圖將人類干細胞分化為腎細胞，但卻鮮有成功者。我們開發(fā)了一種簡單、有效的方法，可使人類干細胞分化為組織極好的三維輸尿管芽（UB）結(jié)構(gòu)，其可隨后發(fā)育成集尿管系統(tǒng)。”

新研究結(jié)果首次證實了，可以讓多能干細胞(PSCs)發(fā)育為與輸尿管芽中細胞相似的細胞，隨后在器官培養(yǎng)中分化為三維結(jié)構(gòu)。輸尿管芽細胞可以形成發(fā)育過程早期的人類泌尿和生殖器官，隨后形成排尿管。科學(xué)家們采用人類胚胎干細胞和誘導(dǎo)多能干細胞(iPSCs)均實現(xiàn)了這一突破。

在生成了具有多能性，且能夠分化為中胚層的iPSCs后，研究人員利用我們腎臟自然發(fā)育過程中已知必需的生長因子，對這些iPSCs和胚胎干細胞進行了培育。組合來自這些生長因子的信號，在僅僅4天的時間里就足以讓這些細胞朝著顯示明顯腎細胞特征的祖細胞定向分化。

隨后研究人員通過將這些細胞與小鼠腎細胞共培養(yǎng)，引導(dǎo)它們進一步分化為了與輸尿管芽中相似的器官結(jié)構(gòu)。這表明了，這些小鼠細胞能夠提供使人類干細胞形成腎臟三維結(jié)構(gòu)的適當(dāng)發(fā)育信號。

此外，Izpisua Belmonte研究小組還對來自臨床診斷罹患多囊腎病（PKD）患者的iPSCs測試了他們的實驗方案。PKD是以多個充滿液體的囊腫為特征的一種遺傳疾病，可導(dǎo)致腎功能下降和腎衰竭。研究人員發(fā)現(xiàn)他們的方法可以讓患者源性的iPSCs生成腎結(jié)構(gòu)。

由于這一疾病顯示許多臨床癥狀，基因治療或抗體治療都不是現(xiàn)實的PKD治療方法。Salk研究小組的這一技術(shù)或許可幫助繞開這一障礙，為制藥公司和從事PKD及其他腎病藥物治療研究的研究人員提供一個可靠的平臺。

論文的主要作者、Izpisua Belmonte實驗室助理研究員Ignacio Sancho-Martinez說：“我們的分化策略為疾病建模和藥物發(fā)現(xiàn)研究奠定了基石。我們的研究結(jié)果將幫助引導(dǎo)未來的研究。”

（生物通：何嬙）

生物通推薦原文摘要：

Directed differentiation of human pluripotent cells to ureteric bud kidney progenitor-like cells

Diseases affecting the kidney constitute a major health issue worldwide. Their incidence and poor prognosis affirm the urgent need for the development of new therapeutic strategies. Recently, differentiation of pluripotent cells to somatic lineages has emerged as a promising approach for disease modelling and cell transplantation. Unfortunately, differentiation of pluripotent cells into renal lineages has demonstrated limited success. Here we report on the differentiation of human pluripotent cells into ureteric-bud-committed renal progenitor-like cells……