在Cell Stem Cell的一項(xiàng)新研究中，來自南加州大學(xué)安迪麥克馬洪實(shí)驗(yàn)室的科學(xué)家們生成了稱為類器官的簡單的腎樣結(jié)構(gòu)，并使用它們來識別治療成人多囊腎病的潛在藥物。
影響全球 800 萬患者的成人型多囊腎病遵循所謂的“常染色體顯性”遺傳模式——這意味著當(dāng)一個人遺傳了PKD1或PKD2基因的錯誤拷貝時，疾病就會發(fā)展，并且第二好的副本的活動也丟失了。常染色體顯性遺傳多囊腎病 (ADPKD) 會在腎臟的許多區(qū)域引起大的充滿液體的囊腫，從而導(dǎo)致腎功能喪失和影響肝臟、胰腺和心臟的其他危及生命的并發(fā)癥。托伐普坦是 FDA 批準(zhǔn)的唯一一種治療 ADPKD 的藥物，它可以減緩但不會阻止疾病進(jìn)展，并且僅適用于由特定腎細(xì)胞類型組成的囊腫子集。
為了加快對 ADPKD 新療法的探索，第一作者 Tracy Tran、Cheng (Jack) Song 和他們的同事從人類多能干細(xì)胞著手，這些干細(xì)胞能夠繁殖產(chǎn)生更多的干細(xì)胞或分化成許多不同類型的干細(xì)胞。特化細(xì)胞。他們使用這些多能干細(xì)胞來培養(yǎng)由一兩個類似于腎臟過濾單元的結(jié)構(gòu)組成的類器官，稱為腎單位。
“這些類器官簡單、可重復(fù)、可擴(kuò)展且具有成本效益，”該研究的主要作者、干細(xì)胞生物學(xué)和再生醫(yī)學(xué)系主任、Eli and Edythe Broad 再生中心主任 McMahon 教授說南加州大學(xué)的醫(yī)學(xué)和干細(xì)胞研究。“最重要的是，類器官可以始終如一地概括正常人類腎臟發(fā)育的關(guān)鍵方面，以及 ADPKD 中的囊腫形成。”
科學(xué)家們證明，這些類器官含有許多在胚胎發(fā)育過程中構(gòu)建腎臟所需的細(xì)胞前體和遺傳特征。當(dāng)植入小鼠體內(nèi)時，類器官的腎單位樣結(jié)構(gòu)開始發(fā)育血管系統(tǒng)，甚至達(dá)到了過濾廢物的有限能力——這是腎臟最重要的功能之一。
為了使這些類器官對研究 ADPKD 有用，科學(xué)家們使用 CRISPR/Cas9 基因編輯來滅活PKD1或PKD2。正如預(yù)期的那樣，基因編輯的類器官開始形成囊腫，最終分離并長到直徑厘米。
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