▲研究人員將從多能干細胞誘導(dǎo)的腎單位前體細胞、輸尿管芽與胚胎來源的基質(zhì)前體細胞進行共同培養(yǎng)，結(jié)果生成了腎臟類器官。
日本熊本大學(xué)的西中村隆一教授和太口敦博助教開發(fā)了一種從多能干細胞誘導(dǎo)輸尿管芽的方法，成功再現(xiàn)了胚胎腎臟高階結(jié)構(gòu)。
胚胎的腎臟是由腎單位前體細胞（nephron progenitors）、基質(zhì)前體細胞（stromal progenitors）和輸尿管芽（ureteric bud）三大類的前體細胞群互相作用而形成的“高階結(jié)構(gòu)”（三維結(jié)構(gòu)）。西中村隆一教授和太口敦博助教在此之前確立了用小鼠胚胎干細胞（embryonic stem cell，ES）和人誘導(dǎo)多能干細胞（induced pluripotent stem cell，iPS）誘導(dǎo)腎單位前體細胞的方法。通過這種方法，從多能干細胞誘導(dǎo)了腎單位前體細胞，進而成功制造出包含腎小球和腎小管的腎單位，但由于不含有其他兩大類的前體細胞，仍然無法再現(xiàn)腎臟的高階結(jié)構(gòu)。
這次，西中村隆一教授和太口敦博助教特別關(guān)注了連接各腎單位、對腎臟高階結(jié)構(gòu)再現(xiàn)至關(guān)重要的“輸尿管芽”，開發(fā)出從多能干細胞誘導(dǎo)輸尿管芽的方法，配合腎單位前體細胞和基質(zhì)前體細胞，成功地再現(xiàn)了腎臟高階結(jié)構(gòu)。
研究人員利用小鼠，對輸尿管芽發(fā)生過程的功能和基因進行了解析。胚胎第8.75天至11.5天，輸尿管芽的前體——伍爾夫管（Wolffian ducts）逐漸成熟并獲得分枝能力。通過在體外培養(yǎng)伍爾夫管細胞，發(fā)現(xiàn)了使輸尿管芽成熟的生長因子。之后，研究人員對從小鼠ES細胞誘導(dǎo)伍爾夫管細胞的方法進行了研究，并確定了誘導(dǎo)腎單位前體細胞和輸尿管芽的最佳條件。
為了確認從小鼠ES細胞誘導(dǎo)的輸尿管芽的功能性，研究人員將輸尿管芽與腎單位前體細胞、胚胎來源的基質(zhì)前體細胞進行了混合培養(yǎng)。結(jié)果，確認了具有三大功能特征（分枝能力、在頂端使腎單位前體細胞分化為腎單位的能力、使腎單位前體細胞仍維持前體細胞的能力）的輸尿管芽，并再現(xiàn)了胚胎腎臟高階結(jié)構(gòu)。
對以上手法稍微進行修改后，研究人員就可從人iPS細胞誘導(dǎo)輸尿管芽。如果使令輸尿管芽形成所不可或缺的PAX2失活的話，則無法從人iPS細胞誘導(dǎo)輸尿管芽。
該研究為人工再現(xiàn)像腎臟一樣復(fù)雜的器官提供了一條道路。然而，要想全部從多能干細胞制造的話，還必須開發(fā)誘導(dǎo)間質(zhì)前體細胞的方法。此外，為了使腎臟具有功能、長大，血管組織也不可或缺。
參考文獻：Cell Stem Cell 2017;21:730-746
聯(lián)系客服
