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科学家在建造迷你肾脏方面取得重大进展

南加州大学凯克医学院的一组科学家创造了可能是组装合成肾脏的关键构件。在Nature Communications 的一项新研究中, Zhongwei Li 和他的同事描述了他们如何产生基本的肾脏结构,称为类器官,类似于集合管系统,通过浓缩和运输尿液来帮助维持体液和 pH 值平衡。

“我们在创造新型肾脏类器官方面的进展提供了强大的工具,不仅可以帮助了解发育和疾病,还可以为患者寻找新的治疗方法和再生方法,”该研究的通讯作者、医学和干细胞学助理教授 Li 说。细胞生物学和再生医学。

创建构建块

该研究的第一作者,博士。学生曾子鹏和博士后 Biao Huang 和该团队从一组被称为输尿管芽祖细胞(UPC) 的细胞开始,这些细胞在早期肾脏发育中起着重要作用。首先使用小鼠,然后使用人类 UPC,科学家们能够开发出分子混合物,鼓励细胞形成类似于尿芽的类器官——最终形成集合管系统的分支管。科学家们还成功地找到了一种不同的鸡尾酒来诱导人类干细胞发育成输尿管芽类器官。

一种额外的分子鸡尾酒推动输尿管芽类器官——从小鼠 UPC 或人类干细胞生长——可靠地发育成更成熟和更复杂的集合管类器官。

人类和小鼠输尿管芽类器官也可以进行基因工程改造,以包含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。举个例子,科学家们敲除一个基因来创建一个肾脏和泌尿道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脏配方中的重要成分。为了探索这种可能性,科学家们将小鼠输尿管芽类器官与第二种小鼠细胞群相结合:形成肾单位的祖细胞,肾单位是肾脏的过滤单位。在将实验室培养的输尿管芽的尖端插入一团 NPC 后,该团队观察到了一个广泛的分支管网络的生长,让人联想到集合管系统,与基本的肾单位融合。

“我们设计的小鼠肾脏在肾单位和集合管之间建立了联系——这是未来构建功能器官的重要里程碑,”李说。

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