熊本大学团队构建肾脏3D结构，未来或用于药物筛选及器官移植

类器官是由干细胞分化而来、自我组合的 3D 结构，能复现器官的一些特性。为了能让类器官 “正确” 生长，科学家们往往为干细胞创造了特定的环境，可以培养出包括大脑、心脏、肝脏、肾脏和肺等人体器官。为观察器官对疾病或治疗的反应提供了强大的工具。

但目前为止，类器官缺乏血管和免疫细胞，这意味着它们在没有细胞死亡的情况下能够生长到多大是有严格限制的；它们也不与其它细胞和组织相互连接，因为他们无法捕获体内发现的全部相互作用，例如免疫信号和代谢反馈。

除此之外，类器官可能具有可变性：在来自相同起始材料的批次之间、在培养物中，甚至在类器官本身的区域之间。这意味着即使使用相同的材料以相同的方式生长，类器官也不是完全一致的。

近日，熊本大学（日本）的研究人员在实验室中仅使用培养的小鼠胚胎干 (ES) 细胞创建了复杂的 3D 肾组织，该组织由广泛分支的小管和其他几个肾脏特异性结构组成。

肾脏是人体重要的器官，充当过滤器，从血液中提取废物和多余的水分。它是一个由三个组成部分组合而成的复杂器官。

此前，熊本大学分子胚胎学和遗传学研究所的 Ryuichi Nishinakamura 博士在内的多个研究团队就已经建立了从小鼠胚胎干细胞中诱导生成肾单位祖细胞和输尿管芽的方法。

在最近的工作中，团队开发了一种在小鼠体内诱导第三种也是最后一种成分，即肾脏特异性基质祖细胞的方法。通过在体外结合这三种成分，研究人员能够生成类似肾脏的 3D 组织，该组织由广泛分支的小管和其他几个肾脏特异性结构组成。

图 | 小鼠干细胞培养而来的 3D 肾组织，该组织由多种肾脏特异性结构组成（来源：上述论文）

总的来说，该研究团队建立了小鼠基质祖细胞的体外诱导方案，当诱导的基质祖细胞与两个差异诱导的实质祖细胞（肾单位祖细胞和输尿管芽）组装时，完全源自基质祖细胞的类器官会复制复杂的肾脏结构，多种类型的基质细胞沿着分化的肾单位和分支输尿管芽分布。

Nishinakamura 博士表示利用这种方式未来可用于筛选各种疾病的药物，并从长远来看用于移植。 这也是科学家第一次在实验室构建生成如此复杂的肾脏结构。

迄今为止，制药行业依赖于与正常或患病组织几乎没有相似之处的动物模型和人类细胞系进行药物筛选与测试。哈佛干细胞研究所 (HSCI) 的 Lee Rubin 博士认为，这也可能是临床试验失败率高的原因之一，并增加了药物发现的高成本 —— 每种新药研发并上市平均需要 20 亿美元，他还表示，使用人体细胞而非动物模型可以使药物发现和开发过程更快、更有效。

参考资料：

• https://www.nature.com/articles/s41467-022-28226-7

• https://www.jax.org/news-and-insights/2021/may/what-are-organoids#

• https://hsci.harvard.edu/organoids

-End-

虎年限定红包封面

点击立即解锁，领完即止 ↓↓↓

器官芯片界的「Illumina」丨规模化应用丨专家解读
专访丨杰凯生物丨解锁外泌体纯化层析系统微构工场丨A轮融资2.5亿元丨拟建万吨生产基地专访丨M20 Genomics丨「拒绝成为模仿跟随者」