Исследовательская группа под руководством USC Stem Cell добилась значительного прогресса в создании синтетических почек. В статье, опубликованной в Cell Stem Cell, ученые описывают процесс создания более зрелых и сложных выращенных в лаборатории структур почек, или органоидов, чем когда-либо прежде.
«Это революционный инструмент для создания более точных моделей изучения заболеваний почек, от которых страдает каждый седьмой взрослый», — сказал автор исследования Чжунвэй Ли, доцент кафедры медицины, биологии стволовых клеток и регенеративной медицины в Университете Южной Калифорнии. «Это также важный шаг на пути к нашей долгосрочной цели — созданию функциональной синтетической почки для пациентов, ожидающих трансплантации, — единственного способа лечения терминальной стадии болезни почек».
Учёные из лаборатории Ли ранее создали органоиды, состоящие из нефронов, фильтрующих элементов почек. Они также разработали органоиды, напоминающие собирательные трубочки почек, которые концентрируют мочу.
Теперь команда успешно объединила компоненты нефрона и собирательных трубочек, создав то, что они назвали «ассемблоидами». Сначала учёные оптимизировали условия для выращивания мышиных и человеческих ассемблоидов в лаборатории. Затем они пересадили их живым мышам, где те продолжили созревать — увеличиваться в размерах, развивать соединительную ткань и кровеносные сосуды.
«Созревая в естественной среде организма, ассемблоиды задействуют естественную способность клеток-предшественников почек к самосборке», — сказал Ли. «Мы считаем, что это станет ключом к успеху в создании функциональных синтетических почек».
И мышиные, и человеческие ассемблоиды выполняли функции почек, такие как фильтрация крови, поглощение белков, например альбумина, способность выделять почечные гормоны и ранние признаки образования мочи.
В то время как предыдущие органоиды почек созревали только до эмбриональной стадии, ассемблоиды мышей достигли того же уровня зрелости, что и почки новорожденных мышей, судя по активности генов и другим показателям. Ассемблоиды человека также созрели, преодолев эмбриональную стадию, хотя их точный уровень зрелости определить не удалось из-за отсутствия образцов почек новорожденных.
Исследование также подтверждает, что ассемблоидные клетки могут служить высокоточными моделями для изучения сложных заболеваний почек у человека. В качестве примера учёные вырастили ассемблоидные клетки человека из клеток с одним генетическим изменением — потерей функционального гена PKD2, — которое вызывает аутосомно-доминантную поликистозную болезнь почек — генетическое заболевание, при котором в почках образуются множественные крупные кисты, нарушающие их функцию. Эти поражённые ассемблоиды превратились в большие кисты почек у живых мышей и продемонстрировали сложные признаки заболевания, такие как воспаление и фиброз, которые ранее невозможно было смоделировать.
«Наше исследование предоставляет новый мощный инструмент для изучения широкого спектра заболеваний почек, — сказал Ли, — а также закладывает основу для создания функциональных синтетических почек, которые могут спасти жизнь пациентам, нуждающимся в них».
[Фото: Pedro Medina/Li Lab]
