东大等利用小鼠ES细胞成功在大鼠体内培育出肾脏
2019年02月18日 生物医药
肾脏移植是治疗肾功能衰竭的有效方法，但存在供体长期不足的问题。为解决该问题，很多国家的相关研究人员在尝试利用人工诱导多能干细胞（iPS细胞）在试管内培育肾脏，但尚未培育出立体的、且尺寸适合移植的肾脏。
此次，日本自然科学研究机构生理学研究所、东京大学和信州大学在一项联合研究中，利用名为“异源囊胚补全法”的特殊方法，全球首次在肾脏缺损的大鼠体内成功培育出了源自小鼠胚胎干细胞（ES细胞）、尺寸适合小鼠的肾脏。此次的成果在科学上证明，可以利用异源囊胚补全法培育肾脏。这意味着，有望利用该方法培育出人源肾脏，并实际应用于移植医疗。
图1：利用囊胚补全法在肾脏缺损大鼠体内培育出了源自小鼠ES细胞的肾脏。图中的虚线表示肾脏。
本研究相关论文已于2019年2月6日发表在《自然通讯》（Nature Communications）的网络版上。
研究小组此前曾试着利用能成功培育胰脏的“异源囊胚补全法”，在肾脏缺损的小鼠体内培育源自大鼠iPS细胞的肾脏，但以失败告终，甚至连失败的原因也都没有完全查清楚。而此次发现，利用大鼠ES细胞在小鼠胎儿体内培育大鼠肾脏时，基本未能培育出构成肾脏的小器官“后肾间质”，后肾间质会分化为负责过滤和重新吸收血液内水分的肾小球。
而大鼠胎儿体内的后肾间质中存在一定比例的源自小鼠ES细胞的细胞。也就是说，研究小组发现，虽然无法在小鼠胎儿体内培育源自大鼠ES细胞的后肾间质，但可以在大鼠胎儿体内培育源自小鼠ES细胞的后肾间质。这意味着，有可能在肾脏缺损的大鼠体内培育出源自小鼠ES细胞的肾脏。
研究小组在Sall1基因（培育肾脏不可或缺的基因）缺损的大鼠受精卵中注入数个小鼠ES细胞，培育了同时拥有大鼠和小鼠二者的遗传信息的嵌合体。然后利用“囊胚补全法”，在肾脏缺损的嵌合体内，成功培育（再生）了源自小鼠ES细胞的肾脏（图1）。
研究小组详细调查了利用小鼠ES细胞培育的再生肾脏的组织，确认在构成肾单位的组织中，肾小球上皮、近端肾小管、髓袢和远端肾小管均由源自小鼠ES细胞的细胞构成（图2）。
图2：再生肾脏的肾小球源自小鼠ES细胞（绿色部分）。
不过，肾小球中的血管、肾小管周围的血管网、聚集原尿的集合管以及肾单位之间填充的间质组织是同时存在小鼠细胞和大鼠细胞的嵌合体状态。今后需要对这些嵌合体状态的组织进一步改良，使其成为由源自多能干细胞的细胞构成的组织。将来，如果所有组织都能利用源自多能干细胞的细胞培育，则有望制作负担更轻的移植用供体肾脏，无需过