Растущие числа пациентов страдают от хронической болезни почек, и больше чем 2 миллиона человек во всем мире затронуты терминальной стадией почечной недостаточности. У пациентов, подвергающихся гемодиализу, есть уменьшенный QOL, поскольку им требуются несколько часов лечения каждую неделю остальной части их жизней.
К сожалению, возможности для пересадки почки ограничены и обнаружение 2006 года клеток IPS профессором Яманакой и др. Киотского университета, Япония подняла ожидание регенеративной медицины, чтобы «построить» полностью функционирующие органы. Однако процесс репродуцирования целой структуры органа продолжает быть общей и сложной темой для любого исследования регенерации органа.
Регенеративные исследователи медицины от Института Университета Кумамото Молекулярной Эмбриологии и Генетики (IMEG) в Японии работают к цели производства полностью функциональной почки. Чтобы сделать так, важно восстановить почечные структуры высшего порядка от PSCs.Предыдущие исследования показали, что взаимодействие трех типов клеток – предшественников важно для эмбрионального почечного органогенеза: клетки – предшественники нефрона, которые формируют нефроны, зародыши ureteric, которые являются основой для сбора трубочек и промежуточных клеток – предшественников, которые создают ткани, которые заполняют промежуток между структурами.
Зародыши Ureteric особенно важны, потому что они играют центральную роль в почечном развитии структуры высшего порядка.В конце 2013 Университетская исследовательская группа Кумамото вела метод индукции для клеток – предшественников нефрона от эмбриональных стволовых клеток мыши (ESCs) и человеческих клеток IPS, и была успешна в создании трехмерной почечной ткани, которая включала структуры нефрона.
С тех пор о нескольких методах для создания нефронов сообщили из различных лабораторий во всем мире. Однако никакое исследование не воспроизвело ветвящуюся структуру собирающихся трубочек тот взаимосвязанные нефроны. Эти соединения важны, потому что моча, произведенная нефронами, должна пройти через собирающиеся трубочки и в мочеточник, продвигающийся к мочевому пузырю для выделения. Таким образом исследователи исследовали метод, чтобы вызвать зародыши ureteric от PSCs и стремились воспроизводить почечные структуры, объединяя PSC-полученный нефрон и эмбриональные стромальные клетки – предшественники.
Они сначала обнаружили, что мышь трубочки Wolffian (WDs), предшественники зародышей ureteric, постепенно назревали и получали ветвящуюся способность между embryogenesis днем (E) 8.75 и E11.5. Они тогда смогли к культуре клетки WD в пробирке и определили факторы роста, необходимые, чтобы произвести зрелые зародыши ureteric. Наконец, они разработали протокол, чтобы вызвать E11.5 ureteric подобные зародышу клетки от мыши ESCs через подобные WD клетки E8.75. Это было показано здесь, что клетки – предшественники нефрона и зародыши ureteric требуют индивидуально оптимизированных условий для успешной индукции.
Функциональность мыши, ESC-полученный ureteric расцветает, была далее проверена co-культивированием единственный зародыш с эмбриональными почечными предшественниками, или со смесью ESC-полученных прародителей нефрона и эмбриональных стромальных прародителей. В восстановленной почке organoid, исследователи наблюдали формирование перехода ureteric эпителий, дифференцированные нефроны и прародители нефрона на поверхности подсказок зародыша ureteric, таким образом подтверждая функциональность вызванных зародышей ureteric и реконструкцию почечных структур высшего порядка.С небольшой модификацией протокола исследователи смогли вызвать зародыши ureteric от человеческого iPSCs и подтвердили свою ветвящуюся способность, когда культивированный с факторами роста.
Когда они выполнили тот же самый эксперимент на человеческой iPSC линии, исчерпанной PAX2, ген, который, как известно, был важен для формирования зародыша ureteric у мышей и для почечного развития в людях, ureteric зародыши не были вызваны, и переход не наблюдался. Таким образом выполнимо использовать зародыши ureteric, полученные из клеток IPS, чтобы изучить почечные аномалии, вызванные генетической мутацией.
«Наши результаты показывают возможность восстановления, в некоторой степени, структур органа высшего порядка от PSCs. Они вводят, должен вызвать и объединить различные типы клеток – предшественников согласно отдельному происхождению развития и процессам созревания», сказал доцент Атсухиро Тэгачи из Университета Кумамото, кто ведет исследование. «Эта работа предоставляет фундаментальную стратегию почечной регенерации органа и открывает дверь, чтобы объяснить механизмы органогенеза».
«Это исследование показывает, как искусственно воспроизвести форму сложных органов, таких как почка. Однако, чтобы сделать полные органы из PSCs, важно разработать метод, чтобы вызвать промежуточные клетки – предшественники», добавил профессор Рюичи Нишинэкамура, соавтор и глава научно-исследовательской лаборатории, где это открытие было сделано. «Для почек, чтобы функционировать и вырасти правильно, объединение сосудистых тканей обязательно.
Есть все еще много проблем, остающихся в развитии почечных тканей для трансплантации, но это исследование должно далее прогресс почечного исследования регенерации. Например, воспроизводство и экспертиза врожденных аномалий в собирающейся ткани трубочки должны видеть большое улучшение просто, потому что мы теперь в состоянии создать собирающуюся ткань трубочки по мере необходимости – задача, которая не была доступна регенеративной науке до настоящего времени».