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编译服务: 生物安全网络监测与评估 编译者: yanyf@mail.las.ac.cn 编译时间: Aug 23, 2019 点击量: 6308

由新加坡南洋理工大学(NTU Singapore)领导的国际研究团队在实验室培养了“微型肾脏”,可以更好地了解个体患者肾脏疾病的发展情况。

迷你肾脏,称为肾脏类器官,是从患有多囊肾病的单一患者的皮肤细胞体外生长的,这是成人肾衰竭最常见的遗传原因之一。

研究人员对这些细胞进行了重新编程,以获得患者特异性多能干细胞,这些干细胞在正确的条件下可以在发育的前三至六个月内发育成类似于人胎肾的肾脏类器官。

然后使用肾脏类器官来验证具有治疗遗传性多囊肾病的两种药物分子的治疗效果,证明该研究对于为患有该疾病的人开发个性化治疗具有重要价值。

通过这种“药物筛选”测试潜在治疗的现有方法没有考虑到导致肾脏疾病的遗传错误因患者而异的事实。

通过从患有遗传性肾病的成年患者产生诱导多能干细胞,然后从中培养肾脏类器官,研究团队为定制针对每位患者的治疗计划铺平了道路,这可能扩展到一系列肾脏疾病。

该研究由NTU新加坡助理教授夏云及其团队领导,其中包括来自加利福尼亚州圣地亚哥Salk生物研究所的NTU助理教授Foo Jia Nee和Juan Carlos Izpisua Belmonte教授,该研究发表在Cell Stem Cell上。 2019年7月。

来自南洋理工大学医学院(LKCMedicine)的助理教授夏先生说:“患者的基因构成与肾脏疾病的发展密切相关,因为致病基因的突变类型可能因患者而异。

“我们的肾脏类器官是从遗传性多囊肾病患者的细胞中生长出来的,它使我们能够找出哪种药物对这位特定患者最有效。我们相信这种方法可以扩展到研究许多其他类型的肾脏疾病,如糖尿病肾病。“

本研究的国际合作者Juan Carlos Izpisua Belmonte教授说:“虽然我们仍然远离使用这些肾脏类器官进行替代治疗,但这项研究向这一最终目标迈进了一小步。”

对人体肾脏发育的新见解

由Asst教授和她的团队开发的肾脏类器官也可能提供对人类肾脏发育的新见解,由于人类干细胞研究的关注,目前无法对其进行深入研究。

虽然肾血管网络的起源尚不完全清楚,但人们普遍认为,一种被称为“血管祖细胞”的干细胞通过发育成血管细胞而参与其形成。

通过检查类器官单个细胞内的遗传信息,NTU领导的团队还发现了一种新的干细胞来源,有助于制造这些血管网络:肾单位祖细胞。在此发现之前,这些细胞仅被认为是肾脏过滤单位的肾单位的前体。

NTU LKCMedicine助理教授Foo Jia Nee说:“我们观察到肾脏类器官内的血管网络非常稳健和一致的发展,这为研究肾血管网络的发育起源打开了新的大门,目前尚未完全了解这一点。这个新颖的类器官平台,我们意外地发现了一种新的肾血管来源,可以提高我们对肾脏发育的认识。“

迷你肾脏也可用于更好地了解肾脏中肾单位的发育。出生时肾单位的数量与晚年高血压和肾功能衰竭的发生率呈负相关。出生时肾单位数高,似乎可以提供某种程度的保护来抵御这些疾病。

夏教授说:“彻底了解人类胚胎肾脏发育,特别是环境因素如何影响这一过程,可能有助于我们开发出方法,以促进胎儿在怀孕期间发育的高出生肾单位数。”

干细胞科学家Jonathan Loh Yuin-Han博士是科学,技术和研究机构分子与细胞生物学研究所的高级首席研究员,他没有参与这项研究,他说:“由夏创造的新的血管化肾脏类器官Yun和她的团队代表了该领域的一个转型进展。这些类器官模拟了真实器官的解剖学和功能性标志,因此它们为肾脏发育过程提供了深刻见解。这可以激发未来个性化生物工程迷你器官的应用,用于个性化医疗治疗复杂疾病。“

了解患病肾脏的内部运作

为了研究遗传性多囊肾病的影响,夏教授及其团队首先从患有该疾病的成年患者中取出常规成人细胞,并将其基因重编程为干细胞。

这些诱导多能干细胞的产生是必要的,因为成年人体内没有任何肾干细胞。然后加入两种基本化学物质以引导这些诱导的多能干细胞生长成肾脏类器官。

四到五周后,这些类器官形成了充满液体的囊肿,这是该疾病的特征。这标志着它们已准备好用于测试潜在候选药物用于药物开发的功效。

可以采用相同的方法从源自健康个体的干细胞产生肾脏类器官。当将这些肾脏类器官植入小鼠体内时,这些小型肾脏的血管网络成功地与宿主小鼠循环系统连接,并开发出能够初步过滤和重吸收的更成熟的结构。

——文章发布于2019年8月20日

 

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