南加州大学牵头的研究介绍了一种培育肾脏过滤系统细胞的全新改良方法

在《细胞干细胞》杂志发表的一项新研究中，南加州大学的科学家报告了他们在培养肾元祖细胞(NPC)方面取得的重大进展，这些细胞将形成肾脏的过滤系统——肾元。NPC 对于了解肾脏发育、疾病建模和发现新疗法有着巨大的潜力。

“通过增强我们从人类干细胞中培育 NPC 的能力，我们为理解和对抗先天性肾脏疾病和癌症开辟了一条新途径，”本文通讯作者、南加州大学凯克医学院医学、干细胞生物学和再生医学助理教授李忠伟说道。

在这项由国立卫生研究院部分资助的研究中，李实验室的博士后 Biao Huang 和 Zipeng Zeng 及其合作者改进了在实验室中生成和培养 NPC 的化学混合物。

这种改良的混合物能够在简单的二维形式下持续生长小鼠和人类的 NPC。这标志着对之前的三维系统进行了重大改进，之前的三维系统不仅更加繁琐，而且限制了对细胞进行基因组编辑的能力。

这种混合物还能使人类多能干细胞中诱导性 NPC (iNPC) 扩增。这些 iNPC 与天然人类 NPC 非常相似。通过这种方法，可以从任何个体中生成 iNPC，从简单的血液或皮肤活检开始。这种方法将有助于创建针对特定患者的肾脏疾病模型，并加强识别肾单位靶向药物的努力。

此外，这种混合物足够强大，可以将一种被称为足细胞的分化肾细胞重新编程为类似 NPC 的状态。

为了展示这一突破的实际应用，科学家们对 NPC 进行了基因组编辑，以筛选与肾脏发育和疾病相关的基因。这项筛选确定了之前涉及的基因以及新的候选基因。

在进一步的演示中，科学家将导致多囊肾病 (PKD) 的基因突变引入 NPC。这些 NPC 发育成微型肾脏结构，称为类器官，表现出囊肿——这是 PKD 的标志性症状。然后，该团队利用这些类器官筛选出抑制囊肿形成的类药物化合物。

“这一突破有望在许多关键方面推动肾脏研究——从加速药物研发到揭示肾脏发育、疾病和癌症的遗传基础，”李说。“重要的是，它还提供了 NPC 作为构建用于肾脏替代疗法的合成肾脏的关键构件。”