基于iPSC的药物发现揭示Hippo信号通路作为NPHP1缺陷型肾单位痨纤维化的治疗靶点

本研究针对NPHP1缺陷型肾单位痨（NPH）缺乏有效病理模型的问题，利用人诱导多能干细胞（iPSC）构建3D肾脏类器官模型，发现NPHP1缺失通过异常激活Hippo信号通路导致纤维化，并证实Hippo通路抑制剂（包括临床药物verteporfin）可显著抑制纤维化，为NPHP1缺陷型NPH提供了新的治疗策略和药物重定位方向。

　　

肾单位痨（Nephronophthisis, NPH）是一种常染色体隐性遗传的肾脏疾病，以肾小管间质纤维化和微囊肿形成为主要特征，最终导致终末期肾病（ESKD）。其中，NPHP1基因缺陷是最常见的致病类型，约占所有NPH病例的50%。与其它类型的NPH不同，NPHP1缺陷型患者更早出现显著的肾小管间质纤维化，而囊肿形成相对较少。然而，由于缺乏能够准确模拟人类疾病病理的动物模型——现有小鼠模型要么完全不表现纤维化表型，要么需长达72周才出现轻微病变——NPHP1缺陷型NPH的发病机制一直不甚明确，也缺乏有效的治疗手段。

为了突破这一瓶颈，研究团队将目光投向了近年来快速发展的诱导多能干细胞（iPSC）和3D类器官技术。他们设想，利用患者来源或基因编辑的iPSC构建肾脏类器官，或许能更好地模拟人类肾脏的发育和疾病过程，为病理机制研究和药物筛选提供理想平台。

在这项发表于《Stem Cell Research & Therapy》的研究中，Suzuki等人成功实现了这一设想。他们利用CRISPR/Cas9技术敲除了人iPSC系中的NPHP1基因，并通过定向分化 protocol 将其诱导成为3D肾脏类器官。令人兴奋的是，当这些类器官在体外培养至相当于成人肾脏的阶段，或给予低剂量白细胞介素1β（IL-1β）刺激时，NPHP1缺陷型类器官表现出显著的纤维化表型，而野生型类器官则不受影响——这首次在人类细胞模型中重现了NPHP1缺陷型NPH的核心病理特征。

研究过程中，团队运用了几项关键技术：通过CRISPR/Cas9构建NPHP1基因敲除的iPSC系；采用Morizane建立的定向分化方案将iPSC分化为3D肾脏类器官；利用免疫荧光染色和定量PCR（qPCR）评估纤维化标志物（如α-SMA、fibronectin）和基因表达；通过免疫共沉淀（Co-IP）和Western blotting验证蛋白质相互作用；使用IL-1β诱导纤维化模型，并测试Hippo通路抑制剂（如peptide 17和verteporfin）的治疗效果。

生成NPHP1-/- 3D肾脏类器官

研究人员首先从NPHP1敲除的iPSC成功生成肾脏类器官。免疫荧光染色显示，这些类器官具有正常的肾单位样结构，表达podocalyxin（PODXL）、E-cadherin（CDH1）和lotus tetragonolobus lectin（LTL）等标志物。早期培养阶段，NPHP1缺陷型与野生型类器官在纤维化标志物表达上无显著差异，这与患者胎儿期不表现病症的临床特征一致。

纤维化刺激揭示NPHP1缺失促进纤维化变化

通过延长培养时间或施加低剂量IL-1β刺激，NPHP1缺陷型类器官出现显著纤维化：fibronectin蛋白表达增加，纤维化相关基因（FN1、COL1A、COL3A）转录上调。这表明NPHP1缺失使肾脏对纤维化刺激更敏感，需“第三次打击”才能触发疾病表型。

NPHP1与Hippo信号通路组分LATS1/2结合

为探究机制，团队发现NPHP1与Hippo通路关键激酶LATS1和LATS2直接结合。NPHP1缺失时，IL-1β刺激导致Hippo通路下游基因（CTGF、CYR61、ANKRD1）显著上调，提示Hippo通路过度激活。使用Hippo通路激动剂ethacridine能诱导纤维化，且NPHP1缺陷型类器官对其更敏感。

Hippo通路抑制剂peptide 17改善类器官模型中的纤维化

靶向YAP/TAZ-TEAD相互作用的抑制剂peptide 17能显著抑制IL-1β诱导的纤维化，降低CTGF、CYR61、ANKRD1及纤维化标志基因的表达，证实抑制Hippo通路可有效缓解NPHP1缺陷相关的纤维化。

药物重定位

临床已应用的Hippo通路抑制剂verteporfin（用于治疗黄斑变性）同样能抑制NPHP1缺陷型类器官的纤维化，下调Hippo通路下游基因和纤维化标志物，为药物重定位提供了直接证据。

研究结论表明，NPHP1缺失通过破坏与LATS1/2的结合，导致Hippo信号通路异常激活，YAP/TAZ-TEAD转录复合物促进纤维化相关基因表达，最终引发肾纤维化。而Hippo通路抑制剂，尤其是已临床应用的verteporfin，能有效逆转这一过程。

这项研究的重大意义在于：首次利用iPSC来源的肾脏类器官成功模拟NPHP1缺陷型NPH的纤维化表型，解决了长期缺乏可靠疾病模型的难题；揭示了NPHP1与Hippo通路的新型相互作用机制，为理解疾病病理提供了全新视角；发现了Hippo通路抑制剂作为治疗药物的潜力，并通过verteporfin的成功验证，为快速推进临床治疗提供了高效的药物重定位策略。这些成果不仅为NPHP1缺陷型NPH的患者带来了新的希望，也为研究其它遗传性肾病建立了可借鉴的技术平台和思路。