日本研究人员日前在美国《干细胞》杂志网络版上报告说,他们在动物实验中,首次在试管内利用成体干细胞成功培养出了类似肾单位的立体管状组织。这一突破为肾脏再生医学带来了新的希望。
日本冈山大学和杏林大学的研究人员从成年实验鼠肾脏内采集了成体干细胞,在培养皿内制作出细胞团块,然后将细胞团块放入凝胶状物质中,再加入促其生长的特殊蛋白质。3至4周后,他们培养出了50至100个类似肾单位的立体管状组织。这些组织中含有肾小管和肾小球等结构,并具有部分肾脏的功能,如过滤和重吸收。
这是世界上首次利用动物的成体干细胞制作出立体的肾脏结构。成体干细胞是指存在于已分化组织中的未分化细胞,能够发育成特定的组织类型。与胚胎干细胞或诱导多能干细胞(iPS细胞)相比,成体干细胞避免了伦理争议和肿瘤风险,但分化潜能有限。本研究通过优化三维培养条件,成功诱导成体干细胞形成肾单位样结构,为后续人类研究奠定了基础。
肾脏是由约100万个肾单位形成的集合体,负责过滤血液中的废物并生成尿液。研究小组认为,虽然要形成完整的肾脏还需要能将肾单位连接在一起的细胞以及血管等,但这一成果已接近完整的肾单位形态,是人工制作肾脏的第一步。该成果有助于阐明肾脏再生的机制,并有望为肾病患者提供新的再生医疗策略。
此前,日本熊本大学的研究人员曾利用人类诱导多功能干细胞(iPS细胞)培养出肾脏组织。本研究的独特之处在于使用成体干细胞,避免了iPS细胞可能带来的基因突变风险,且更接近生理状态。未来,研究人员计划利用人类干细胞继续开展研究,以期实现临床转化。