不用动物模型，类器官“迷你肾”也能发表文章

基因工程肾脏类器官的显微镜图像被用来解决一个关于结节性硬化症的医学之谜。

　　

科学家通过揭示结节性硬化症(TSC)患者的肿瘤是由哪些细胞引起的，解开了一个罕见的、鲜为人知的疾病的医学之谜。正如7月5日发表在《细胞报告》(Cell Reports)杂志上的一篇论文所描述的那样，他们通过从人体组织中培育出基因工程肾脏类器官或“迷你肾脏”来实现这一目标。

“结节性硬化症肿瘤的起源细胞几十年来一直是一个谜，”资深作者、渥太华医院资深科学家、渥太华大学教授Bill Stanford博士说。“我们的研究结果可以帮助找到这种具有挑战性疾病的可能治疗靶点。”

TSC是一种罕见的遗传病，会导致皮肤、大脑、心脏、肾脏或肺部的良性肿瘤生长。TSC肿瘤非常多样化，发生在儿童或成人，症状从轻微到危及生命，通常包括癫痫和肾脏问题。治疗选择有限，无法治愈。

“肾脏疾病是TSC患者死亡的主要原因。渥太华医院和渥太华大学的医学博士研究生Adam Pietrobon博士说:“大约60%到80%的患者会在肾脏中发展出肿瘤，通常会降低肾功能，有时会导致灾难性的出血。没有足够的实验室模型来研究TSC如何影响肾脏，所以我们自己做了一个。”

TSC1或TSC2基因突变是TSC的根本原因。这些突变不是从父母那里遗传来的，而是在大多数患者的发育或早期生命中自发产生的。这使得TSC成为一种难以研究的疾病。实验室研究人员通常使用动物来研究人类疾病，然而，没有动物模型完全捕捉到TSC对肾脏的影响。

肾脏中的TSC肿瘤让专家们感到困惑，因为它们在大小、细胞组成和基因表达上的差异令人难以置信，即使是在同一个病人身上。造成这种多样性的原因尚不清楚，这使得治疗具有挑战性。

为了更好地理解TSCs基因对肾脏的影响，研究团队在实验室中利用经过基因工程改造的TSC1或TSC2突变的人类干细胞培养出3D肾脏组织。这些被称为类器官的微型简化版本的肾脏具有与患者身上发现的TSC肿瘤相似的基因图谱。然后，研究人员从这些肾脏类器官中提取单细胞，并将它们注射到小鼠的肾脏中，它们在那里成长为人类TSC肿瘤。

利用这些类器官，科学家们揭示了被称为雪旺细胞前体的细胞是肾脏中TSC肿瘤开始的地方。他们还发现，这种单一突变会影响许多不同类型细胞的发育，这就解释了即使在同一个人体内，肾脏肿瘤也会发生变异。

“这些‘迷你肾脏’不仅可以帮助我们更好地了解这种疾病，还可以用来测试新的治疗方法，”Pietrobon博士说。

参考文献:“Renal organoid modeling of tuberous sclerosis complex reveals lesion features arise from diverse developmental processes” by Adam Pietrobon, Julien Yockell-Lelièvre, Trevor A. Flood and William L. Stanford, 5 July 2022, Cell Reports.
DOI: 10.1016/j.celrep.2022.111048