Nature新闻：成功开发可移植的人造肾脏

麻省总医院的科学家们利用生物工程技术，在体外生成了有功能的肾脏，他们将这一器官移植到大鼠体内，发现该器官能够成功过滤血液并形成尿。这项研究于四月十四日发表在Nature Medicine杂志上。

　　

生物通报道：麻省总医院的科学家们利用生物工程技术，在体外生成了有功能的肾脏，他们将这一器官移植到大鼠体内，发现该器官能够成功过滤血液并形成尿。

研究人员采用死去不久大鼠的肾脏，用试剂剥离器官上的细胞，只留下结缔组织支架（如血管结构）。他们将两种细胞接种在这一支架中进行器官再生，用人脐静脉细胞形成血管壁，用新生大鼠的肾脏细胞生成该器官中的其他组织。这项研究于四月十四日发表在Nature Medicine杂志上。

“这项研究是肾脏移植领域的一个重要里程碑，”美国Wake Forest大学医学院再生医学研究所的主管Anthony Atala评价道。

目前，虽然严重的肾病患者能够通过透析来维持生命，但只有进行肾脏移植才能够治愈他们。在美国，就有约十万人正等待进行肾脏移植。此前也有研究团队通过组织工程技术，用人类细胞开发肾脏支持装置。这类装置有的已经通过了3期/4期临床试验。不过，这项研究使人们有望在体外培养可供移植的器官，大大缓解捐献器官短缺的问题。

将这一技术升级到人类肾脏的生产，就可以为器官移植提供量身定做的器官，从而避免被患者的免疫系统排斥。研究人员指出，该技术所用的支架可以取自器官捐献者（无需基因匹配），也可以取自动物，甚至还可以利用患者自身的患病肾脏进行重建。

“在理想状况下，这一技术将为人们提供量身定做的肾脏，解决捐献器官短缺和免疫排斥的问题，”文章资深作者，麻省总医院再生医学中心的Harald Ott说。Ott及其同事于2008年开发了这一技术，并随后用这一技术生成了心脏和肺。

研究显示，这一技术能够保留肾脏的三维构架、血管结构和引导细胞生长的分子。研究人员在体外培养的肾脏中，足细胞（podocyte）能够正确定位，围绕过滤血液的肾小球结构。

不过，该技术应用于临床还有待进一步改进。该研究中生成的肾脏，在移植到大鼠体内后，所产生的尿液仅为正常肾脏的三分之一，其肌酐清除率比正常肾脏慢36倍。肌酐是机体内的肌肉代谢废物，肌酐清除率常被用于衡量肾脏的健康状况。

Ott指出，上述缺陷是因为该器官还不成熟，没有完全生成成体肾脏中的所有细胞类型。不过，许多肾病患者是在肾功能低于15%时才开始透析。“如果我们移植的肾脏功能达到20%，就足以使患者不再依赖血液透析，”他说。

现在，研究人员正在用猪和人类肾脏测试这一技术，并且已经改进了控制细胞发育的方法。这项研究不仅为人们带来了移植生物工程肾脏的希望，也有助于人们进一步理解肾脏的发育和修复机制。Ott希望这项成果能够吸引更多研究者参与到相关工作中来。

 

（生物通编辑：叶予）

生物通推荐原文摘要：

Regeneration and experimental orthotopic transplantation of a bioengineered kidney

Approximately 100,000 individuals in the United States currently await kidney transplantation, and 400,000 individuals live with end-stage kidney disease requiring hemodialysis. The creation of a transplantable graft to permanently replace kidney function would address donor organ shortage and the morbidity associated with immunosuppression. Such a bioengineered graft must have the kidney's architecture and function and permit perfusion, filtration, secretion, absorption and drainage of urine. We decellularized rat, porcine and human kidneys by detergent perfusion, yielding acellular scaffolds with vascular, cortical and medullary architecture, a collecting system and ureters. To regenerate functional tissue, we seeded rat kidney scaffolds with epithelial and endothelial cells and perfused these cell-seeded constructs in a whole-organ bioreactor. The resulting grafts produced rudimentary urine in vitro when perfused through their intrinsic vascular bed. When transplanted in an orthotopic position in rat, the grafts were perfused by the recipient's circulation and produced urine through the ureteral conduit in vivo.