Perubatan Regeneratif berasaskan Teknologi IPSC Untuk Penyakit Buah Pinggang
Feb 23, 2022
AbstrakDengan sedikit rawatan kuratif untukpenyakit buah pinggang, perhatian yang semakin meningkat telah diberikan kepada ubat regeneratif sebagai pilihan terapeutik baru. Kemajuan terkini dalambuah pinggangpenjanaan semula menggunakan sel stem pluripotent yang disebabkan oleh manusia (hiPSCs) patut diberi perhatian. Berdasarkan pengetahuan tentangbuah pinggangpembangunan, pembezaan diarahkan hiPSC kepada dua embriobuah pinggangprogenitor, sel progenitor nefron (NPC) dan tunas ureter (UB), telah ditubuhkan, membolehkan penjanaan nefron dan mengumpul organoid saluran. Tambahan pula, manusiabuah pinggangtisu boleh dijana daripada progenitor yang berasal dari hiPSC ini, di mana glomeruli yang berasal dari NPC danbuah pinggangtubulus dan saluran pengumpul terbitan UB adalah saling bersambung. Yang teraruhbuah pinggangtisu menjadi lebih vaskular apabila dipindahkan ke dalam tikus immunodefcient. Sebagai tambahan kepadabuah pinggangpembinaan semula untuk digunakan dalam pemindahan, telah ditunjukkan bahawa terapi sel menggunakan NPC yang diperolehi hiPSC memperbaiki keadaan akut.kecederaan buah pinggang(AKI) pada tikus. Pemodelan penyakit dan penyelidikan penemuan ubat menggunakan hiPSC khusus penyakit juga telah dijalankan dengan bersungguh-sungguh untuk sukar dikawal.buah pingganggangguan, seperti polikistik dominan autosomalpenyakit buah pinggang(ADPKD). Dalam usaha untuk menangani komplikasi yang berkaitan denganpenyakit buah pinggang, sel penghasil erythropoietin (EPO) terbitan hiPSC telah berjaya dijana untuk menemui ubat dan membangunkan terapi sel untukbuah pingganganemia. Kajian ini meringkaskan status semasa dan perspektif masa depan biologi perkembanganbuah pinggangdan perubatan regeneratif berasaskan teknologi iPSC untukpenyakit buah pinggang.
Kata kunci:iPSC; Penjanaan semula buah pinggang; Sel progenitor nefron; Putik ureter; Terapi sel; Pemodelan penyakit, Buah Pinggang, Buah pinggang.
pengenalan Penyakit buah pinggangmenyebabkan masalah perubatan yang besar dan beban ekonomi di seluruh dunia, tetapi terdapat beberapa rawatan kuratif kecuali untukbuah pinggangpemindahan, yang terhalang oleh kekurangan organ penderma yang teruk [1]. Satu penyelesaian ialah pembangunan strategi perubatan regeneratif menggunakan sel stem pluripotent manusia (hPSCs), seperti sel stem embrionik (hESCs) dan sel stem pluripotent teraruh (hiPSCs) [2]. Kerana potensi mereka untuk membiak secara tidak terhingga dan untuk membezakan mana-mana jenis sel dalam badan termasukbuah pinggangsel, hPSC dijangka berfungsi sebagai sumber sel untuk ubat regeneratif, sepertibuah pinggangpembinaan semula dan terapi sel. Di samping itu, hPSC khusus penyakit yang mempunyai kecenderungan genetik untuk menyebabkan penyakit spesifik boleh digunakan untuk membangunkan model untuk analisis patologi dan penemuan ubat, di mana jenis sel yang cedera dibezakan daripada hPSC menghasilkan semula fenotip penyakit secara in vitro [2]. Dalam artikel ini, saya meringkaskan kemajuan terkini dalambuah pinggangpenyelidikan penjanaan semula berdasarkan biologi perkembangan dan menghuraikan perspektif masa depan perubatan regeneratif dan pemodelan penyakit untukpenyakit buah pinggang.
Pembangun buah pinggangt buah pinggangberasal daripada lapisan kuman embrio awal, mesoderm perantaraan (IM) [3] (Rajah 1a). Dalam vertebrata, IM berturut-turut menimbulkan tigabuah pinggang,pronephros, mesonephros dan metanephros (Rajah 1b). Mesonephros adalah orang dewasabuah pinggangikan dan amfibia, manakala metanephros adalah dewasabuah pinggangdaripada reptilia, burung dan mamalia. Manakala ketiga-tiga inibuah pinggangadalah serupa kerana ia terdiri daripada nefron, unit berfungsi bagibuah pinggang, bilangan nefron mereka berbeza. Mamalia dewasabuah pinggangmetanephros
Rajah 1 Pembezaan terarah bagibuah pinggangsel keturunan. ac Lukisan skematik menunjukkan spesifikasi mesoderm (a), pembentukan tigabuah pinggang(b) dan perkembangan metanephros (c). IM: mesoderm perantaraan; MM: mesenkim metanefrik; UB: putik ureter. d Imunostaining sel progenitor nefron (NPC) yang berasal dari hiPSC untuk OSR1, SIX2 dan HOXD11. e Imunostaining organoid nefron yang terbentuk daripada NPC yang diperolehi hiPSC selepas 10 hari kultur antara muka cecair-udara. PODXL: Podocalyxin (penanda podocyte; putih); LTL: Lotus tetragonolobus lectin (penanda tubul proksimal; merah); CDH1: CADHERIN 1 (penanda tubul distal; hijau). f, g Imunostaining sel IM anterior untuk OSR1 (hijau) dan GATA3 (merah; f) dan agregat sel saluran nefrik untuk E-CADHERIN (hijau), GATA3 (merah) dan nukleus (biru; g). h Perubahan morfologi semasa pembinaan semula organoid iUB bercabang selama 7 hari. i Imunostaining organoid iUB untuk RET (hijau), CK8 (merah) dan PAX2 (biru). j Toluidine pewarnaan biru organoid iUB menunjukkan lumen tiub. k Bright-feld (kiri) dan imej imunostaining (tengah dan kanan) untuk mengumpul struktur tiub seperti saluran yang diperoleh daripada organoid iUB untuk FOXA1 (putih), AQP2 (merah) dan GATA3 (hijau). Bar skala, 100 μm. (d) dan (e) diadaptasi daripada Tsujimoto et al. [12], (f) dan (g)–(k) diadaptasi daripada Mae et al. [14, 15], masing-masing dibentuk oleh interaksi timbal balik antara dua tisu embrionik terbitan IM, mesenkim metanefrik (MM) dan tunas ureter (UB; Rajah 1c). MM menimbulkan nefron dan interstitium dewasabuah pinggang, manakala UB membezakan untuk menghuraikan saluran kencing yang lebih rendah daripada saluran pengumpul ke bahagian pundi kencing [3]. Dengan mencipta ujian klonogenik novel, kami buat kali pertama menunjukkan bahawa MM mengandungi sel progenitor multipoten yang boleh membezakan kepada pelbagai jenis sel epitelium yang membentuk nefron, seperti podosit glomerular danbuah pinggangepithelia tiub [4]. Kemudian, eksperimen pengesanan keturunan mendedahkan bahawa nenek moyang ini ditandakan oleh faktor transkripsi Six2 [5]. Progenitor ini kini dipanggil sel progenitor nefron (NPC). Taguchi et al. menunjukkan bahawa IM dibahagikan kepada domain anterior dan posterior, yang menimbulkan UB dan MM, masing-masing [6]. Berdasarkan penemuan inibuah pinggangpembangunan, usaha gigih telah dilakukan untuk menjana semulabuah pinggangsel keturunan daripada hPSC.
Mengarahkan pembezaan hPSC kepada keturunan buah pinggang Sebagai langkah pertama untuk membezakan secara langsung hiPSCbuah pinggangketurunan dengan menirubuah pinggangpembangunan, kumpulan kami memberi tumpuan kepada penjanaan sel IM dan menghasilkan garisan hiPSC wartawan untuk gen OSR1, penanda khusus untuk IM [7], dengan penyuntingan gen [8]. Menggunakan sistem penilaian kuantitatif dan garisan hiPSC pelapor, kami membangunkan protokol pembezaan yang sangat cekap yang mendorong hiPSC ke dalam OSR1-mengekspresikan sel IM. Sel IM teraruh ini menunjukkan potensi perkembangan untuk terus membezakan jenis sel buah pinggang dewasa, seperti podosit glomerular danbuah pinggangsel tubul, in vitro dan untuk membentuk struktur tiub tiga dimensi (3D) dengan mengkultur dengan sel metanephric tetikus [8, 9].
Taguchi et al. buat pertama kalinya membangunkan kaedah pembezaan terpilih untuk mendorong NPC melalui IM posterior daripada kedua-dua ESC tetikus (mESCs) dan hiPSC dan juga menghasilkan organoid nefron yang mengandungi glomeruli danbuah pinggangtubul in vitro daripada NPC teraruh [6]. Takasato et al. melaporkan generasibuah pinggangorganoid yang mengandungi pelbagaibuah pinggangjenis sel, seperti glomeruli,buah pinggangtubulus, saluran pengumpul, sel stroma dan sel vaskular [10]. Dengan membangunkan sistem budaya 2D, Morizane et al. NPC yang dihasilkan secara cekap daripada hiPSC dan kemudian organoid nefron daripada NPC [11]. Baru-baru ini, kumpulan kami telah membangunkan kaedah pembezaan secara berperingkat untuk mendorong hiPSC ke dalam NPC dengan cekap dengan potensi pembezaan untuk membentuk organoid nefron [12] (Rajah 1d, e). Kaedah pembezaan kami yang terdiri daripada 6 langkah lebih rapat menyusun semula proses pembangunan semula jadi NPC daripada kaedah yang dilaporkan oleh Takasato et al. dan Morizane et al. [10, 11] dan lebih cekap menjana NPC dalam format pembezaan 2D daripada kaedah oleh Taguchi et al. yang menggunakan budaya 3D [6].
Mengenai pembezaan terarah garis keturunan UB, Taguchi dan Nishinakamura membezakan mESC dan hiPSC melalui IM anterior dan saluran nefrik (ND) ke dalam struktur seperti UB [13]. Walau bagaimanapun, kecekapan induksi epithelia ND adalah rendah, dan penulenan sel ND oleh fow cytometri diperlukan untuk analisis seterusnya. Kami membangunkan kaedah pembezaan 2D yang lebih cekap yang menghasilkan epithelia ND daripada hiPSC melalui IM anterior dan termasuk langkah-langkah pembezaan berikutnya tanpa penulenan [14] (Rajah 1f, g). Sel ND teraruh membentuk struktur seperti UB dengan hujung RET ( tambah ) dan domain batang CK8( tambah ) dalam budaya 3D. Walau bagaimanapun, struktur seperti UB yang dihasilkan oleh kedua-dua kumpulan menunjukkan potensi cawangan yang terhad. Baru-baru ini, dengan mengubah suai kaedah pembezaan UB kami, kami berjaya menghasilkan organoid UB (iUB) teraruh yang mempunyai kekutuban epitelium, lumen tiub dan morfogenesis cawangan berulang [15] (Rajah 1h–j). Selain itu, kami berjaya mendorong organoid iUB ini untuk membezakan organoid saluran pengumpulan yang sepadan dengan rakan sejawat in vivo mereka dalam embrio manusia minggu 7 kehamilan (Rajah 1k).
Pengembangan progenitor buah pinggangUntuk membekalkan sejumlah besarbuah pinggangsel untuk penyelidikan asas dan klinikal, kaedah kultur pengembangan in vitro untuk embriobuah pinggangnenek moyang telah disiasat. Brown et al. dan Tanigawa et al. melaporkan pengembangan in vitro NPC yang dikeluarkan daripada embrio tetikus [16, 17]. Li et al. mengembangkan dan mengekalkan NPC yang diperoleh daripada kedua-dua tetikus dan embrio manusia secara in vitro untuk masa yang lama menggunakan budaya pengagregatan sel 3D selama 17 dan 7 bulan, masing-masing [18]. Kumpulan itu juga mengembangkan NPC yang dibezakan daripada hiPSC secara in vitro selama 2 bulan menggunakan kaedah yang sama. Walaupun ketiga-tiga kaedah ini menggunakan protein morfogenetik tulang (BMP) 7, peranan BMP7 dalam pengembangan NPC masih tidak diketahui. Dengan menyaring sebatian kimia, kami mengenal pasti perencat JAK3, TCS21311, sebagai pengganti BMP7 dalam budaya pengembangan yang dibangunkan oleh Li et al. [18] dan mendedahkan peranan perencatan baru BMP7 dalam isyarat JAK3-STAT3 untuk pengembangan NPC [19]. Selain itu, penambahan TCS21311 ke dalam budaya pengembangan meningkatkan kadar percambahan kedua-dua NPC embrio tetikus dan hiPSC. Baru-baru ini, kami membangunkan budaya pengembangan untuk sel UB yang berasal dari hiPSC, di mana sel tunggal yang tercerai daripada organoid iUB membiak untuk membentuk koloni yang menyatakan penanda hujung UB [15]. Koloni hujung ini boleh membentuk semula organoid iUB dengan potensi cawangan berulang, dan proses penyusunan semula ini boleh diulang sekurang-kurangnya tiga kali.
Rajah 2 Pembinaan semulabuah pinggangstruktur. a Skema yang menunjukkan penjanaan struktur pronephros daripada penutup haiwan embrio Xenopus. b–d Imej pelekapan keseluruhan (b) dan keratan berganda (c, d) bagi eksplan Xenopus setara peringkat 42 (b, c) dan larva peringkat 40 (d) menggunakan antibodi khusus tubul pronephric (3G8, merah) dan antibodi khusus saluran pronephric (4A6, biru). e Skema yang menunjukkan pembinaan semula in vitrobuah pinggangstruktur daripada hiPSC. f Tiga kali ganda imunostaining hari ke-20buah pinggangorganoid untuk penanda podosit (PODXL), tubul proksimal (LTL) dan tubul distal dan saluran pengumpul (CDH1; kiri), dan untuk PODXL dan penanda tubul distal dan saluran pengumpul (AVPR2) dan saluran pengumpul sahaja (CALB1; kanan) . Ambil perhatian bahawa isyarat CDH1 yang lemah juga ditemui di bahagian LTL ditambah tubul proksimal di panel kiri. g Skema yang menunjukkan pembinaan semula in vivobuah pinggangstruktur daripada hiPSC. h Imej pembesaran yang lebih rendah menunjukkan keseluruhan hosbuah pinggangdan terbitan hiPSCbuah pinggangcantuman (hijau) selepas pentadbiran dextran terkonjugasi rhodamine B melalui urat ekor tikus perumah. i Imej mikroskopik multifoton intravital selepas suntikan vena ekor rhodamine B-conjugated dextran menunjukkan lumen vesel tikus perumah menembusi ke dalam struktur seperti glomerulus yang diperolehi hiPSC (hijau). Bar skala, 100 μm dalam (b)–(d) dan (f), 500 μm dalam (h) dan 40 μm dalam (i). (b)–(d) dan (e)–(i) diadaptasi daripada Osafune et al. [22] dan Tsujimoto et al. [12], masing-masing [22]
Pembinaan semula buah pinggang Kerja-kerja terdahulu untuk membina semulabuah pinggangstruktur menggunakan kawasan ektoderm anggapan telur yang disenyawakan amfibia, dipanggil penutup haiwan, yang merupakan jisim sel berbilang kuasa (Rajah 2a). Moriya et al. melaporkan bahawa rawatan gabungan dengan aktivin A dan asid retinoik (RA) mendorong penutup haiwan untuk membezakan ke dalam tubul pronefrik secara in vitro [20]. Brennan et al. menunjukkan bahawa glomus pronephric juga diinduksi dalam eksplan [21]. Kami menunjukkan bahawa eksplan teraruh mengandungi saluran pronefrik dan tisu pronefrik boleh dijana semula daripada sel multipoten amfibia secara in vitro [22] (Rajah 2b–d). Walaupun sistem penjanaan semula in vitro untuk pronephricbuah pinggangtidak boleh diterjemahkan secara langsung kepada penyelidikan klinikal, ia boleh berfungsi sebagai sistem yang mudah dan berguna untuk belajarbuah pinggangpembangunan.Sebagai tambahan kepada penjanaan organoid nefron daripada NPC yang berasal dari mESC dan hPSC dan mengumpul organoid saluran daripada sel UB yang berasal dari hPSC, seperti yang diterangkan di atas, Taguchi et al. tetikus yang dihasilkanbuah pinggangorganoid dengan menggabungkan NPC dan UB yang berasal dari mESC dan progenitor interstisial dikeluarkan daripada embrio tikus, yang mengandungi glomeruli,buah pinggangtubulus dan saluran pengumpul [13]. Kami menjana manusiabuah pinggangorganoid in vitro dengan mengkultur NPC dan sel UB yang diinduksi secara berasingan daripada hiPSC dan di mana glomeruli danbuah pinggangtubul dan salur pengumpul terbitan UB saling berkait [12] (Rajah 2e, f). Apabila dipindahkan ke dalambuah pinggangruang subkapsular tikus immunodefcient, yang diperolehi hiPSC inibuah pinggangorganoid disepadukan ke dalam saluran darah tikus perumah (Rajah 2g–i).
Mengenai penjanaan semulabuah pinggangorgan yang mempunyai saluran kencing, kaedah menggunakan badan haiwan eksperimen, seperti pelengkap blastokista interspesies [23] dan kaedah niche organogenik [24], telah disiasat. Goto et al. menyuntik mESC jenis liar ke dalam blastokista tikus anephric Sall1(-/−) dan berjaya menghasilkan tetikus interspecif secara panggilanbuah pinggangdalam tikus tuan rumah [23]. Fujimoto et al. membangunkan kaedah pemindahan sel di mana NPC yang diperolehi hiPSC telah dipindahkan ke dalambuah pinggangkawasan pembangunan (iaitu ceruk organogenik) embrio tikus dalam rahim, di mana NPC yang dipindahkan dan perumah bersama-sama menyumbang kepada mesenkim topi chimeric, yang disambungkan kepada tetikus hos UB [24]. Walau bagaimanapun, manakala MM memperoleh glomeruli danrenal tubul diperoleh daripada PSC atau NPC yang disuntik, jenis sel konstituen buah pinggang yang selebihnya, seperti saluran pengumpul yang berasal dari UB dan saluran kencing dan sel vaskular yang lebih rendah, adalah daripada haiwan perumah dalam kedua-dua strategi ini.
Pemodelan penyakitTeknologi iPSC telah memungkinkan untuk mencipta model penyakit in vitro, di mana hiPSC khusus penyakit yang diperoleh daripada sel somatik pesakit atau dengan mengedit gen penyebab dalam hiPSC yang diperoleh daripada penderma yang sihat dibezakan ke dalam jenis sel yang cedera untuk meniru fenotip penyakit [2 ] (Gamb. 3a). Kerja terdahulu oleh Freedman et al. menjana hiPSC daripada pesakit dengan polikistik dominan autosomalpenyakit buah pinggang(ADPKD), yang disebabkan oleh mutasi dalam gen PKD1, dan mendapati bahawa hiPSC dan sel yang dibezakan mereka menunjukkan pengurangan polycystin 2, menjelaskan mekanisme baru di mana polycystin 1 yang dikodkan oleh gen PKD1 mengawal ekspresi polycystin 2 [25]. Kumpulan kami menghasilkan hiPSC daripada pesakit ADPKD, termasuk yang rumit dengan aneurisma intrakranial, dan mengesahkan bahawa sel vaskular yang dibezakan daripada hiPSC menunjukkan pengendalian kalsium intraselular yang diubah dan ekspresi gen berkaitan matriks ekstraselular, selaras dengan sel vaskular model tetikus ADPKD danbuah pinggangsel sista yang diperoleh daripada pesakit ADPKD [26].
Kemajuan terkini dalam penjanaan organoid nefron daripada hiPSC telah membolehkan pemodelanbuah pingganggangguan, seperti nephronophthisis [27], sindrom nefrotik kongenital [28] dan polikistik resesif autosomalpenyakit buah pinggang(ARPKD) [29].buah pinggangmodel sista ADPKD menggunakan organoid nefron telah dihasilkan daripada PKD1/2-hESC mutan homozigot yang diedit gen [30]. Walau bagaimanapun, model tersebut tidak menyusun semulabuah pinggangfenotip sista dilihat dalam ADPKD apabila menggunakan PKD1-mutant PKD yang berasal dari pesakit atau diedit gen ADPKD. Sebaliknya, kami baru-baru ini menjana organoid nefron daripada kedua-dua pesakit ADPKD yang diperolehi dan diedit gen heterozigot dan homozigot
Rajah 3 Memodelkan ADPKD menggunakan hiPSC khusus penyakit. a Skema yang menunjukkan penyelidikan pemodelan penyakit untuk ADPKD. HiPSC spesifik penyakit diperoleh dengan memprogram semula sel somatik pesakit ADPKD atau penyuntingan gen PKD1/2 dalam hiPSC yang diperoleh daripada penderma yang sihat. Model penyakit dijana dengan membezakan hiPSC khusus ADPKD kepadabuah pinggangtisu untuk analisis patologi dan penemuan ubat. b Mewakili imej medan terang bagi jenis liar dan PKD yang disunting1-gen yang berasal dari hiPSC mutanbuah pinggangorganoid selepas 7 hari rawatan forskolin. c Kuantifikasi kawasan sista padabuah pinggangorganoid dalam (b). Data diwakili sebagai min±SE daripada tiga eksperimen bebas dengan empat ulangan dalam setiap satu. **hlm<0.005 and=""><0.001 by="" one-way="" anova="" and="" bonferroni's="" method.="" d="" representative="" bright-feld="" images="" of="" normal="" subject-="" and="" adpkd="" patient-derived="">buah pinggangorganoid selepas 7 hari rawatan forskolin. e Perwakilan imej-imej terang yang diperolehi pesakitbuah pinggangorganoid selepas 7 hari rawatan dengan CFTR inhibitor 172 (100 μM) atau everolimus (10 μM) dengan kehadiran forskolin. Bar skala, 300 μm dalam (b), (d, kanan) dan (e) dan 500 μm dalam (d, kiri). Diadaptasi daripada Shimizu et al. [31]
PKD1-hiPSC mutan untuk menghasilkan semulabuah pingganglegion sista oleh untuk rawatan skolin [31]. Daripada perhatian, kami mengesahkannyabuah pinggangsista boleh terbentuk daripada ketiga-tiga jenis hiPSC (Rajah 3b-d). Sista buah pinggang ini bertindak balas kepada beberapa ubat yang diketahui menghalang pembentukan sista dalam ADPKD, seperti sasaran mamalia rapamycin (mTOR), menunjukkan bahawa model ini boleh digunakan untuk menyaring sebatian ubat yang menghalangbuah pinggangpembentukan sista [31] (Rajah 3e). Kami sedang menyediakan sistem pemeriksaan kimia berdaya tinggi dengan mengubah suai model sista untuk penemuan ubat terapeutik untuk ADPKD.
Menangani komplikasi penyakit buah pinggang Komplikasi utama yang berkaitan dengan kronikpenyakit buah pinggang(CKD) termasukbuah pingganganemia yang disebabkan oleh pengeluaran hormon hematopoietik erythropoietin (EPO) yang tidak mencukupi olehbuah pinggang. Walaupunbuah pingganganemia telah berjaya dirawat dengan pentadbiran sekejap agen EPO manusia rekombinan, lebih banyak terapi fisiologi diperlukan. Memandangkan EPO juga dihasilkan oleh hati pada peringkat embrio atau dalam kes anemia teruk walaupun pada orang dewasa, kami mengubah suai protokol pembezaan hepatik yang dilaporkan sebelum ini dan berjaya menghasilkan sel penghasil EPO daripada hiPSC (sel hiPSC-EPO) [32]. ] (Gamb. 4a). Sel hiPSC-EPO ini mengimbangi pengeluaran EPO sebagai tindak balas kepada rangsangan hipoksik, yang meniru rakan in vivo mereka (Rajah 4b, c). Protein EPO yang terkandung dalam supernatan kultur menunjukkan kesan menggalakkan pembezaan pada keturunan eritroid berdasarkan ujian pembentukan koloni menggunakan progenitor hematopoietik manusia (Rajah 4d). Tambahan pula, sel hiPSC-EPO ini bertambah baikbuah pingganganemia selama 7 bulan selepas pemindahan dalam model tetikus yang disebabkan oleh pentadbiran adenine (Rajah 4e). Oleh itu, sel hiPSC-EPO boleh digunakan untuk menemui ubat baru dan membangunkan terapi sel terhadap anemia buah pinggang [32].
Terapi selPenyelidikan ke arah terapi sel menggunakan embrionik yang berasal dari hiPSCbuah pinggangnenek moyang telah dijalankan. Dalam percubaan untuk mengkaji potensi terapeutik mereka terhadappenyakit buah pinggang, kami memindahkan seperti NPCbuah pinggangprogenitor yang dihasilkan daripada hiPSC dengan kaedah pembezaan kami ke dalam subkapsul akutkecederaan buah pinggang(AKI) model tetikus yang disebabkan oleh kecederaan iskemia/reperfusi, mendapati pemindahan dengan ketara menekan ine (Cre) dalam tikus hos [33] (Rajah 5a). Selain itu, rawatan itu memperbaiki kerosakan histologi yang disebabkan oleh AKI dengan ketara, seperti nekrosis tiub (Rajah 5b). Terutama, fibrosis interstisial, yang mencerminkan perkembangan kepada penyakit kronik, telah dicegah dengan ketara juga. Nenek moyang yang dipindahkan memperbaiki AKI tanpa disepadukan ke dalam perumahbuah pinggangtisu, menunjukkan bahawa kesan paracrine oleh faktor renotropik yang dirembeskan daripada hiPSC yangbuah pinggangnenek moyang adalah punca utama faedah terapeutik. Menjelaskan faktor-faktor ini akan menyumbang kepada membangunkan terapi sel serta ubat baru terhadap AKI [33, 34].
Imberti et al. juga melaporkan faedah terapeutik terapi sel menggunakan hiPSC yang diperolehibuah pinggangprogenitor terhadap model tetikus AKI yang disebabkan oleh cisplatin [35]. Mereka menyuntik seperti NPC terbitan hiPSCbuah pinggangprogenitor yang dihasilkan dengan protokol mereka ke dalam model tetikus AKI melalui urat ekor. Terapi pemindahan ini juga meningkatkan AKI dengan ketara, seperti yang dibuktikan oleh penurunan tahap BUN dan penemuan histologi. Walaupun protokol pembezaan untuk menjanabuah pinggangprogenitor dan model tetikus AKI adalah berbeza, kedua-dua laporan ini untuk kali pertama menunjukkan potensi manfaat terapeutik terapi sel menggunakan progenitor buah pinggang yang berasal dari hiPSC padapenyakit buah pinggang.
Kesimpulan dan perspektif masa depan Kemajuan besar dalam penjanaan embriobuah pinggangnenek moyang danbuah pinggangtisu daripada hPSC telah dibuat. Walau bagaimanapun, terdapat halangan yang perlu diatasi sebelum penggunaan klinikal. Mengenai pembinaan semulabuah pinggang, generasi yang lebih besarbuah pinggangtisu danbuah pinggangstruktur seperti pelvis dan ureter, di mana saluran pengumpulan berkumpul, belum dicapai. Di samping itu, penyepaduan yang diperolehi hiPSCbuah pinggangstruktur ke kapal besar diperlukan. Terapi sel menggunakan hiPSC yang diperolehibuah pinggangnenek moyang juga harus diperiksa dengan model CKD. Akhirnya, model berasaskan hiPSC telah dibangunkan untuk sesetengah orangpenyakit buah pinggangtermasuk ADPKD, dan pengenalpastian kompaun ubat calon terhadappenyakit buah pinggangdijangka.
Rajah 4 Pembezaan sel penghasil EPO dan terapi sel terhadapbuah pingganganemia. a Imunostaining sel penghasil EPO yang berasal dari hiPSC (sel hiPSC-EPO) untuk EPO (hijau) dan AFP (merah). b Analisis kursus masa bagi ekspresi mRNA EPO (kiri) dan rembesan protein (kanan) oleh sel hiPSC-EPO yang dikultur dalam keadaan rendah (1 peratus ) dan oksigen biasa (21 peratus). Ekspresi mRNA EPO dan rembesan protein dianalisis oleh qRT-PCR dan ELISA, masing-masing. c Kesan perencat PHD pada ekspresi mRNA EPO (kiri) dan rembesan protein (kanan) dalam sel HepG2 dan sel hiPSC-EPO. d Rep imej resentatif unit-erythroid (BFU-E) pembentuk letusan yang disebabkan oleh EPO manusia rekombinan (rhEPO; atas) dan protein hiPSC-EPO (bawah) dalam ujian progenitor hematopoietik klonogenik menggunakan medium semipejal berasaskan metil selulosa. e Nilai hematokrit dinilai sehingga 28 minggu selepas pemindahan sel hiPSC-EPO ke dalam akibat adeninebuah pinggangtikus kurang daya anemia (tikus NOD. CB17-Prkdcscid/J). Kawasan berlorek kelabu menunjukkan julat hematokrit biasa. Bar skala, 40 μm dalam (a) dan 200 μm dalam (d). Diadaptasi daripada Hitomi et al. [32]
Penghargaan Penulis ingin mengucapkan terima kasih kepada semua ahli CiRA, Universiti Kyoto, terutamanya Dr. Peter Karagiannis kerana membaca secara kritis dan menyemak manuskrip dan Cik Misaki Ochiuda kerana melukis ilustrasi, dan memohon maaf kepada pengarang yang kajiannya tidak dapat dipetik kerana had ruang. Penyelidikan penulis disokong oleh Agensi Penyelidikan dan Pembangunan Perubatan Jepun (AMED) melalui geran penyelidikannya "Pusat Teras untuk Penyelidikan Sel iPS, Pembangunan Teknologi dan Program Pecutan untuk Penyelidikan Penyakit Tidak Boleh Ditahan menggunakan sel iPS khusus Penyakit, Penyelidikan Rangkaian Pusat Realisasi Perubatan Regeneratif".
Pematuhan dengan piawaian etika
Konflik kepentinganKO ialah pengasas dan ahli tanpa gaji lembaga penasihat saintifik iPS Portal, Inc., dan seorang pengasas dan ketua penasihat saintifik RegeNephro Co., Ltd.Hak asasi manusia dan haiwanSemua eksperimen dengan iPSC telah diluluskan oleh jawatankuasa etika institusi dan dijalankan mengikut garis panduan institusi dan Deklarasi Helsinki. Semua eksperimen haiwan telah diluluskan oleh jawatankuasa eksperimen haiwan institusi dan dijalankan mengikut garis panduan institusi.Persetujuan termaklumPersetujuan termaklum diperoleh daripada semua individu yang iPSC digunakan dalam kajian.
Buka AksesArtikel ini dilesenkan di bawah Atribusi Creative Commons 4.0 Lesen Antarabangsa, yang membenarkan penggunaan, perkongsian, penyesuaian, pengedaran dan pengeluaran semula dalam sebarang medium atau format, selagi anda memberikan kredit yang sewajarnya kepada pengarang asal dan sumbernya, berikan pautan kepada lesen Creative Commons, dan nyatakan jika perubahan telah dibuat. Imej atau bahan pihak ketiga lain dalam artikel ini disertakan dalam lesen Creative Commons artikel itu, melainkan dinyatakan sebaliknya dalam garis kredit kepada bahan tersebut. Jika bahan tidak disertakan dalam lesen Creative Commons artikel dan penggunaan anda yang dimaksudkan tidak dibenarkan oleh peraturan berkanun atau melebihi penggunaan yang dibenarkan, anda perlu mendapatkan kebenaran terus daripada pemegang hak cipta. Untuk melihat salinan lesen ini.