再生医学：用培养基制造肾脏，又进一步
▲研究人员将从多能干细胞诱导的肾单位前体细胞、输尿管芽与胚胎来源的基质前体细胞进行共同培养，结果生成了肾脏类器官。
日本熊本大学的西中村隆一教授和太口敦博助教开发了一种从多能干细胞诱导输尿管芽的方法，成功再现了胚胎肾脏高阶结构。
胚胎的肾脏是由肾单位前体细胞（nephron progenitors）、基质前体细胞（stromal progenitors）和输尿管芽（ureteric bud）三大类的前体细胞群互相作用而形成的“高阶结构”（三维结构）。西中村隆一教授和太口敦博助教在此之前确立了用小鼠胚胎干细胞（embryonic stem cell，ES）和人诱导多能干细胞（induced pluripotent stem cell，iPS）诱导肾单位前体细胞的方法。通过这种方法，从多能干细胞诱导了肾单位前体细胞，进而成功制造出包含肾小球和肾小管的肾单位，但由于不含有其他两大类的前体细胞，仍然无法再现肾脏的高阶结构。
这次，西中村隆一教授和太口敦博助教特别关注了连接各肾单位、对肾脏高阶结构再现至关重要的“输尿管芽”，开发出从多能干细胞诱导输尿管芽的方法，配合肾单位前体细胞和基质前体细胞，成功地再现了肾脏高阶结构。
研究人员利用小鼠，对输尿管芽发生过程的功能和基因进行了解析。胚胎第8.75天至11.5天，输尿管芽的前体——伍尔夫管（Wolffian ducts）逐渐成熟并获得分枝能力。通过在体外培养伍尔夫管细胞，发现了使输尿管芽成熟的生长因子。之后，研究人员对从小鼠ES细胞诱导伍尔夫管细胞的方法进行了研究，并确定了诱导肾单位前体细胞和输尿管芽的最佳条件。
为了确认从小鼠ES细胞诱导的输尿管芽的功能性，研究人员将输尿管芽与肾单位前体细胞、胚胎来源的基质前体细胞进行了混合培养。结果，确认了具有三大功能特征（分枝能力、在顶端使肾单位前体细胞分化为肾单位的能力、使肾单位前体细胞仍维持前体细胞的能力）的输尿管芽，并再现了胚胎肾脏高阶结构。
对以上手法稍微进行修改后，研究人员就可从人iPS细胞诱导输尿管芽。如果使令输尿管芽形成所不可或缺的PAX2失活的话，则无法从人iPS细胞诱导输尿管芽。
该研究为人工再现像肾脏一样复杂的器官提供了一条道路。然而，要想全部从多能干细胞制造的话，还必须开发诱导间质前体细胞的方法。此外，为了使肾脏具有功能、长大，血管组织也不可或缺。
参考文献：Cell Stem Cell 2017;21:730-746
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