肾脏类器官取得巨大进展

研究人员已经创造出一种组装人工肾的关键构件。他们描述了它们如何产生被称为类器官的基本肾脏结构，类似于集合管系统，通过浓缩和输送尿液帮助维持体液和pH平衡。类器官提供了一种研究肾脏疾病的方法，可以为患者提供新的治疗方法和再生途径。

　　

南加州大学凯克医学院（Keck School of Medicine）的一组科学家发明了一种组装人工肾的关键构件的材料。在《Nature Communications》的一项新研究中，Zhongwei Li和他的同事们描述了如何生成基本肾脏结构类器官，它类似于集合管系统，通过浓缩和输送尿液来帮助维持体液和pH平衡。

“我们在创造新型肾脏器官方面的进展不仅为了解发育和疾病提供了有力的工具，而且为患者找到了新的治疗方法和再生方法，”该研究的通讯作者、医学、干细胞生物学和再生医学的助理教授Li说。“研究小组首先研究了在早期肾脏发育中起重要作用的输尿管芽祖细胞（ureteric bud progenitor cells，UPCs）。首先使用小鼠，然后使用人类UPCs，科学家们能够开发出分子混合物，鼓励细胞形成类似输尿管芽的类器官——最终形成集合管系统的分支管。科学家们还成功地发现了一种不同的鸡尾酒，可以诱导人类干细胞发育成输尿管的芽类器官。

这种分子鸡尾酒可以促使输尿管芽类器官——从小鼠UPCs或人类干细胞中生长出来——可靠地发育成更为成熟和复杂的集合管类器官。

人类小鼠输尿管芽类器官也可以通过基因工程来模拟导致患者疾病的突变，为了解肾脏问题以及筛选潜在的治疗药物提供更好的模型。例如，科学家们敲除了一个基因，建立了一个肾和尿路先天性异常的类器官模型，称为CAKUT。

除了作为疾病模型外，输尿管芽类器官也可能被证明是合成肾的一个重要成分。为了探索这种可能性，科学家们将小鼠输尿管芽类器官与其他小鼠的细胞相结合：形成肾单位的祖细胞，肾单位是肾脏的过滤单位。在将实验室培育的输尿管芽的尖端插入一群NPCs后，随后，研究小组观察到了一个广泛的分支管网络的生长，使人联想到一个集合管系统与未发育的肾单位融合。

“我们的工程小鼠肾脏在肾单位和集合管之间建立了连接——这是未来建立功能器官的一个重要里程碑，”Li说。

Zipeng Zeng, Biao Huang, Riana K. Parvez, Yidan Li, Jyunhao Chen, Ariel C. Vonk, Matthew E. Thornton, Tadrushi Patel, Elisabeth A. Rutledge, Albert D. Kim, Jingying Yu, Brendan H. Grubbs, Jill A. McMahon, Nuria M. Pastor-Soler, Kenneth R. Hallows, Andrew P. McMahon, Zhongwei Li. Generation of patterned kidney organoids that recapitulate the adult kidney collecting duct system from expandable ureteric bud progenitors. Nature Communications, 2021; 12 (1) DOI: 10.1038/s41467-021-23911-5