Ученые показали, как клетки – предшественники, которые формируют отделения фильтрации почки, названные нефронами, зрелыми в совершенно различные типы клеток на основе того, когда они добираются до сцены формирования нефрона. Результаты появляются сегодня в Клетке Развития.
Предварительное понимание открытия того, как собрать стандартные блоки, чтобы вылепить почечную ткань. Глубокие знания почечных клеток помогают предварительной разработке лекарственного средства и лечению, изготовьте почечные компоненты и, в конечном счете, постройте новые органы. Приблизительно каждый седьмой взрослый в Соединенных Штатах – или 30 миллионов человек – болеет хронической болезнью почек, по данным американских Центров по контролю и профилактике заболеваний (CDC).«Изучая нормальное человеческое развитие нефрона, мы получаем важную информацию о том, как копировать этот запутанный процесс в лаборатории», сказал Энди Макмахон, директор Центра Илы и Эдит Броуд Регенеративной Медицины в USC и Исследования стволовых клеток в USC. «Надежда состоит в том, что выращенные лабораторией нефроны могут использоваться, чтобы далее изучить процесс развития, показать потенциальные методы лечения, чтобы лечить заболевание, и в конечном счете обеспечить стандартные блоки, чтобы собрать функциональные почки для трансплантации в пациентов».
Макмахон возглавил команду исследователей, строящих проект того, как части совмещаются и работают. Они обнаружили, что выбор времени очень важен, поскольку точное прибытие клеток – предшественников диктует их форму и функцию в почке.Определенно, требуется приблизительно 1 миллион нефронов, чтобы сформировать человеческую почку. Ученые заметили, что каждый раз одна из этих форм структур, клетки – предшественники нефрона (NPCs) постепенно принимают на себя обязательство становиться различными типами зрелой клетки и присоединяться к развивающемуся нефрону.
NPCs, которые прибывают рано в нефроне, начинают дифференцироваться и становиться «трубочкой», которая управляет реабсорбцией важных комплексов назад в кровь и уносит мочу. NPCs, которые происходят поздно, развиваются в «клубочек», структура, которая фильтрует кровь.
«Выбор времени очень важен в определении типа зрелой клетки, которой станет каждый прародитель», сказал Нильс О. Линдстром, основной автор исследования и исследователь в центре исследования стволовых клеток, который является частью Медицинской школы Keck USC.Чтобы показать, что их предсказания были точны, Lindstrom и коллеги, используемые генетически, маркировали NPCs в почках мыши и вырастили их под микроскопом, захватывая изображения с отображением таймлапса. Это позволило им демонстрировать, как NPCs постепенно перемещаются в недавно формирующийся нефрон и включают гены, которые характерны для конкретных типов клетки.Работая с учеными в Молекулярной и Вычислительной единице Биологии в Колледже USC Dornsife Писем, Искусств и Наук, ученые развивали новые методы, чтобы проанализировать и интерпретировать то, что известно как «единственные данные об упорядочивающем РНК клетки».
Единственная упорядочивающая РНК клетки является новой техникой, которая позволяет ученым разбивать целые ткани и органы и наблюдать активность гена в каждой клетке. Используя этот подход, команда зарегистрировала, как NPCs превращаются в промежуточные типы клетки с определенной активностью гена, которая идентифицирует их как предшественников конкретных типов зрелой клетки.
Чтобы достигнуть полного разнообразия типов клетки в нефроне, пытаясь вырастить почки в лабораторных параметрах настройки, ученые должны понять, как эти предшествующая клетка печатает форму при нормальных обстоятельствах в теле. Единственная упорядочивающая РНК клетки обеспечивает представление обо всех генах и генетических путях, которые активированы, когда определенная клетка печатает форму в нефроне.Почечная недостаточность – главная причина смерти для людей в Соединенных Штатах. Приблизительно 662 000 человек живут на хроническом диализе или с почечной пересадкой.
Мужчины на 64 процента более вероятны, чем женщины, чтобы болеть терминальной стадией почечной недостаточности и риском для афроамериканцев в четыре раза выше по сравнению с белыми согласно CDC и американскому Почечному Фонду.Работа была поддержана Национальными Институтами Здоровья (DK107350, DK094526, DK110792) и Калифорнийский Институт Регенеративной Медицины (LA1-06536).