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为解决 Potter 序列相关肾脏问题，研究人员开展胎儿肾脏移植研究，成功实现移植并获功能性器官。
胎儿宫内肾脏移植研究：开启先天性肾病治疗新征程
在生命的奇妙旅程中，肾脏扮演着至关重要的角色，它如同精密的过滤器，维持着人体的水盐平衡和内环境稳定。然而，对于一些患有先天性肾病的胎儿来说，他们的肾脏从一开始就面临着严峻的挑战。Potter 序列（Potter sequence）就是这样一种严重的围产期疾病，其特征为双侧肾发育异常、羊水过少以及随之而来的肺发育不全。每 4000 人中就有 1 人会因双侧肾发育异常引发 Potter 序列，而在双侧肾缺如的情况下，胎儿要么在宫内死亡，要么在出生后 12 小时内由于肺发育不全而夭折，新生儿死亡率高达 100% 。即便通过持续羊水输注疗法预防肺发育不全，避免了出生后立即死亡，这些婴儿从出生起也必须依赖透析治疗。但由于他们过早出生，身体极为脆弱，还常伴有腹部并发症，往往无法安全地开始并维持透析，死亡率居高不下。目前，针对这种严重的胎儿肾衰竭，尚无有效的治疗方法，透析治疗只是出生后的有限选择。
为了给这些小生命带来希望，来自日本东京慈惠会医科大学（The Jikei University School of Medicine）等多个机构的研究人员，如 Keita Morimoto、Shuichiro Yamanaka 等，开展了一项极具创新性的研究 —— 胎儿宫内肾脏移植（Fetal-to-fetal kidney transplantation in utero）。这项研究成果发表在《Communications Biology》上，为先天性肾病的治疗开辟了新的道路。
研究人员在开展此项研究时，运用了多种关键技术方法。在动物实验方面，选用了怀孕的 SD 大鼠、GFP-SD 大鼠、GFP-B6 小鼠等作为实验动物，并遵循严格的动物实验规范进行操作。在肾脏获取技术上，通过吸入异氟烷麻醉怀孕的大鼠和小鼠，在手术显微镜下小心分离出胎儿肾脏或包含肾脏、输尿管和膀胱的泌尿单元（MNBs，metanephroi with bladders）。移植技术上，采用经子宫穿刺的方式，将 MNBs 移植到大鼠胎儿的皮下，在立体显微镜的监测下完成操作。同时，运用了组织学和免疫荧光技术，对移植后的肾脏组织进行染色分析，观察肾脏的成熟情况和免疫反应；还通过生化测量技术检测血液和尿液中的肌酐水平，计算肌酐清除率（CCr），评估肾脏功能。
下面让我们详细了解一下这项研究的主要结果：
- 胎儿宫内移植方法的建立：研究人员成功开发了将 GFP-SD 大鼠的 MNBs 移植到大鼠胎儿皮下的方法。手术时，先将怀孕的 SD 大鼠麻醉，通过腹部中线切口轻柔取出子宫，透过半透明的子宫壁确认胎儿位置。然后，用 15 - 16G 的针头将 MNBs 移植到胎儿皮下，移植后通过荧光立体显微镜确认 GFP 阳性组织的存在。实验中，移植手术的成功率较高，平均移植成功率达到 89%，且胎儿的存活率为 76%，通过这种经子宫穿刺的方式，降低了手术的侵入性，让胎儿能够承受。
- 移植 MNBs 在新生儿中的成熟评估：移植后 4 天，大鼠胎儿自然分娩。研究发现，移植组和未移植组的新生儿体重增长没有显著差异，这表明移植手术没有对新生儿的生长造成不良影响。在出生后的 28 天内，通过荧光显微镜可以观察到新生儿体表的 GFP 阳性组织，且移植的 MNBs 逐渐增大。28 天后，对移植的 MNBs 进行检查，发现受体皮下血管侵入了移植的 MNBs，经皮超声检查发现了尿囊肿，这意味着移植的 MNBs 具有产生尿液的能力。组织学检查也证实了 MNBs 的成熟，观察到了含有 nephrin 阳性细胞的肾小球、LTL 阳性的近端小管和 E-cadherin（ECAD）阳性的远端小管。与移植到成年大鼠体内的情况相比，移植到胎儿体内的 MNBs 排斥反应明显减弱，还检测到了受体来源的血管侵入并形成肾小球，同时也存在供体来源的血管，这表明成功创建了成熟的外源性肾脏。
- 移植 MNBs 尿液排泄方法的开发：移植后，研究人员对尿液排泄进行了研究。在移植后的 22 天，通过体表观察和经皮超声检查发现，移植的 MNBs 产生了足够的尿液，能够进行经皮穿刺抽吸。此后，每周进行 1 - 2 次穿刺，成功维持了长达 150 天的尿液排泄。平均每天产生约 1mL 尿液，肌酐清除率在 40 - 80μL/min 之间，这证实了产生的液体是具有溶质清除能力的尿液。通过对比有穿刺抽吸和无穿刺抽吸的组织发现，定期穿刺抽吸能够有效防止肾积水，且较短的尿液储存时间往往会导致更高的 24 小时尿量。不过，在异体移植中，只有 23.5% 的个体能够形成足够大的尿囊肿，这表明胎儿移植在免疫优势获取上存在差异。
- 二次胎儿肾脏移植排斥反应的减弱：为了探究利用胎儿发育中的免疫系统作为受体是否具有免疫优势，研究人员进行了二次移植实验。在胎儿阶段移植一个胎儿肾脏，将另一个来自同一供体的胎儿肾脏冷冻保存，待受体成年后再进行移植。结果发现，与成年后首次接受移植的情况相比，在胎儿阶段首次移植后再进行二次移植的受体，其排斥反应明显减弱，肾脏组织中的 GFP 阳性区域得以充分保留，肾小球和肾小管结构清晰可见，淋巴细胞浸润极少。但二次移植仍存在排斥反应，这说明虽然胎儿移植具有免疫优势，但并未诱导出完全的免疫耐受。
- 异种移植（小鼠到大鼠）的验证：研究人员还进行了小鼠胎儿肾脏移植到大鼠胎儿的异种移植实验。实验发现，即使不使用免疫抑制剂，移植到大鼠胎儿体内的小鼠胎儿肾脏在移植后 10 天内，GFP 阳性区域仍然存在，且能够观察到肾小球结构，不过有大量 CD3 阳性细胞浸润肾小管间质区域。18 天后，GFP 阳性区域减少，炎症细胞浸润严重，肾小球结构消失。而给怀孕大鼠和新生大鼠使用他克莫司（tacrolimus）后，移植的肾脏在 18 天后仍能保留 GFP 阳性区域，组织学检查观察到了肾小球和部分肾小管结构，免疫染色显示存在 ECAD 阳性的远端小管。但他克莫司单药治疗不足以完全抑制异种移植中的排斥反应。
综合以上研究结果，研究人员成功将包含肾脏、输尿管和膀胱的泌尿单元（MNBs）移植到大鼠胎儿宫内，创建了具有尿液生成能力的成熟外源性肾脏。研究还发现，胎儿皮下移植具有诸多优势，如出血并发症发生率低、胎儿存活率高，且胎儿皮下空间的细胞外基质（ECM）组成可能有利于肾脏发育和尿液排泄。此外，胎儿肾脏移植到胎儿体内具有免疫优势，这可能与供体器官为胎儿肾脏以及受体处于胎儿阶段有关。不过，该研究也存在一定的局限性，比如未使用肾衰竭模型作为移植靶点，单个 MNB 的肌酐清除率较低等。未来，研究人员计划使用先天性肾病模型进行移植验证，探索提高单个 MNB 功能或移植多个 MNB 的方法，并开展非人灵长类研究评估异种移植排斥反应。
总的来说，这项研究为治疗严重先天性肾病，尤其是双侧肾缺如的儿童，提供了一种极具潜力的肾脏替代疗法。它首次在全球范围内证明了胎儿宫内移植的成功，并获得了能够产生尿液的功能性器官。这不仅为医学研究开辟了新的方向，也为那些深受先天性肾病困扰的家庭带来了新的希望，有望推动针对严重肾病的医学干预取得重大突破，让更多的小生命能够健康成长。
