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人多能干细胞(hPSCs)来源的肾类器官产生的肾单位缺少集合管(CDs),限制了其功能。研究人员开展将诱导的肾原性间充质与输尿管芽(UB)祖细胞组装的研究,成功构建了与远端小管融合的 CD 网络,为研究肾单位 - UB 融合机制及构建功能性肾组织奠定基础。
肾脏通过一系列平行的肾单位维持体内平衡,这些肾单位在发育过程中会与集合管(Collecting Ducts,CDs)融合,从而建立起排泄代谢废物的重要管腔通路。源自人多能干细胞(human pluripotent stem cells,hPSCs)的人肾类器官所产生的肾单位缺少 CDs,并且以盲端小管的形式终止,这限制了它们的功能潜力。
在此,研究人员描述了一种受发育启发的 hPSC 分化系统,该系统通过将诱导的肾原性间充质与输尿管芽(Ureteric Bud,UB)祖细胞组装在一起,解决了这一缺陷。最终,CD 网络通过与远端小管融合,在功能上整合到人肾类器官中。肾单位的融合具有特定模式,并且受到近端 - 远端肾单位模式形成的调控,这种调控可以通过对发育通路进行时间上的操控来实现。这项工作为探究肾单位 - UB 融合的基本原理和机制提供了平台,也为构建带有收集系统的通畅肾单位提供了框架,这是迈向功能性肾组织从头生成的重要一步。
UB 球体在肾类器官共培养中生长成为类似 CD 的小管网络。GATA3+远端肾单位与 CDs 融合,建立起管腔的连续性。NOTCH 和 WNT 通路调节肾单位模式形成、GATA3 表达以及融合能力。通过调节信号环境,可以增强 CD 和肾单位的成熟度。