作為血液“過(guò)濾器”的腎臟非常復(fù)雜，研究人員在實(shí)驗(yàn)室中付出了不少努力，結(jié)果只用干細(xì)胞培養(yǎng)出大致類(lèi)似的東西。而近日發(fā)表于《細(xì)胞-干細(xì)胞》的一項(xiàng)研究在這方面取得了突破。研究人員利用人類(lèi)干細(xì)胞培養(yǎng)出迄今最接近實(shí)物的腎臟類(lèi)器官。

研究人員利用腎臟干細(xì)胞，培育出來(lái)1毫米寬的類(lèi)器官結(jié)構(gòu)，它具有腎臟的一些復(fù)雜內(nèi)部組織，在被移植到小鼠體內(nèi)后，可以促使后者產(chǎn)生尿液。這有助于科學(xué)家開(kāi)展腎臟發(fā)育和功能方面的研究，并探索相關(guān)疾病和測(cè)試治療方法。

澳大利亞蒙納士大學(xué)發(fā)育生物學(xué)家Alex Combes表示該研究培育出的腎臟類(lèi)器官與之前的相比，“可能是最好的”，但要用于腎臟移植“還有一段路要走”。

腎臟的復(fù)雜程度僅次于大腦，它包含一系列過(guò)濾血液的纖細(xì)小管，可以重新捕獲人體所需的水和其他物質(zhì)。研究人員一直嘗試?yán)酶杉?xì)胞在實(shí)驗(yàn)室培養(yǎng)皿中制造具有腎臟關(guān)鍵特征的類(lèi)器官，例如執(zhí)行過(guò)濾功能的基本結(jié)構(gòu)——腎單位，以及有助于重新吸收水和鈉的集尿管。一些類(lèi)器官在植入實(shí)驗(yàn)動(dòng)物體內(nèi)后會(huì)形成稀釋的尿液。然而，這些類(lèi)器官在發(fā)育早期階段停滯不前，作為腎臟模型的實(shí)用性不佳。

為了促進(jìn)類(lèi)器官進(jìn)一步成熟，美國(guó)南加利福尼亞大學(xué)干細(xì)胞生物學(xué)家李忠偉（音）和同事測(cè)試了具有不同化學(xué)成分的干細(xì)胞生長(zhǎng)培養(yǎng)基，結(jié)果發(fā)現(xiàn)有一種配方的培養(yǎng)基，能夠基于小鼠干細(xì)胞培養(yǎng)出具有小管網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的腎臟類(lèi)器官，并且它們的基因活動(dòng)模式與新生小鼠腎臟的基因活動(dòng)模式相似。

此外，這些類(lèi)器官釋放了部分與真正腎臟相同的激素。當(dāng)它們被植入小鼠體內(nèi)后，很容易地就連接到循環(huán)系統(tǒng)中并開(kāi)始過(guò)濾血液。不過(guò)，李忠偉指出，與以前一樣，這次培養(yǎng)出的類(lèi)器官產(chǎn)生的尿液依然比正常的稀，因?yàn)樗鼈內(nèi)狈δI臟濃縮液體的結(jié)構(gòu)。

研究人員基于人類(lèi)干細(xì)胞也培養(yǎng)出了類(lèi)似的類(lèi)器官。盡管不如小鼠干細(xì)胞培養(yǎng)出的成熟，它們?nèi)钥梢赃B接到活體嚙齒動(dòng)物循環(huán)系統(tǒng)中并過(guò)濾血液，不過(guò)研究人員無(wú)法從中提取尿液。

為了測(cè)試這種方法是否可以幫助模擬疾病，李忠偉和同事培養(yǎng)出攜帶導(dǎo)致多囊腎病的遺傳缺陷之一的類(lèi)器官。多囊腎是一種可能導(dǎo)致器官衰竭的遺傳性疾病。類(lèi)器官植入小鼠體內(nèi)后，會(huì)長(zhǎng)出多個(gè)囊腫，就像患有這種疾病的人的腎臟一樣。

英國(guó)愛(ài)丁堡大學(xué)實(shí)驗(yàn)解剖學(xué)家Jamie Davies指出，李忠偉等人將類(lèi)器官移植到小鼠體內(nèi)，使其能夠觀察到囊腫與免疫細(xì)胞之間的相互作用，這些是在實(shí)驗(yàn)室培養(yǎng)皿中觀察不到的，該研究邁出了有意義的一步。

盡管如此，用新方法生產(chǎn)的類(lèi)器官的內(nèi)部組織仍然無(wú)法完全接近現(xiàn)實(shí)。李忠偉指出，接下來(lái)的一大挑戰(zhàn)是誘導(dǎo)類(lèi)器官發(fā)育出將血液輸送進(jìn)腎臟再?gòu)哪I臟排出的血管，以及將尿液輸送到膀胱的導(dǎo)管。他們認(rèn)為可以應(yīng)對(duì)這一挑戰(zhàn)，并在5年內(nèi)做出可移植的腎臟類(lèi)器官并開(kāi)展動(dòng)物試驗(yàn)。

相關(guān)論文信息：https://doi.org/10.1016/j.stem.2025.08.013

來(lái)源：《細(xì)胞—干細(xì)胞》