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干细胞中生长出来的类器官可能会帮助修复人体内受损的肾脏

导读希望为肾脏疾病开发更好治疗方法的科学家将注意力转移到实验室中不断增长的肾细胞簇上。有一天,从人类干细胞中生长出来的所谓类器官可能会

希望为肾脏疾病开发更好治疗方法的科学家将注意力转移到实验室中不断增长的肾细胞簇上。有一天,从人类干细胞中生长出来的所谓类器官可能会帮助修复人体内受损的肾脏,或者被用来测试对抗肾脏疾病的药物。

但是圣路易斯华盛顿大学医学院的新研究发现,潜伏在肾脏类器官中的无赖细胞,即大脑和肌肉细胞。科学家发现,这类细胞仅占类器官细胞的10%到20%,但是它们的存在表明,用来诱使干细胞无意中变成肾细胞的“配方”正在搅乱其他细胞类型。

乍一看,这一发现可能被视为使用肾脏类器官作为人类肾脏替代品的挫折,但仍有希望。研究人员发现了一种阻止大多数任性细胞形成的简便方法,其他在其他类器官(例如大脑,肺或心脏的类器官)中找到流氓细胞的科学家也可以采用相同的方法。

该研究于11月15日发表在《细胞干细胞》上。

高级作者本杰明·汉弗莱斯(Benjamin D. Humphreys)博士,肾脏病学部主任说:“人们越来越热衷于将类器官作为一种影响人们的疾病的模型。”“但科学家尚未完全意识到组成这些类器官的某些细胞可能无法模仿我们在人体内会发现的东西。好消息是,通过简单的干预,我们就可以阻止大多数恶意细胞的生长。这确实将加速我们在使类器官成为人类肾脏疾病和药物发现的更好模型的过程中的进步,并且相同的技术可以应用于靶向其他类器官中的流氓细胞。”

肾脏类器官兴奋的主要原因是对肾衰竭患者的关怀挑战。仅在美国,就有近500,000人因终末期肾脏疾病接受透析。

汉弗莱斯说:“开发肾脏类器官是受到这样的现实的驱使,即我们有这么多的肾脏衰竭患者,而没有有效的药物可以提供。”汉弗莱斯说,他也是约瑟夫·弗里德曼医学的肾脏疾病教授。

在当前的研究中,研究人员研究了全世界科学家广泛用于种植肾脏类器官的两种食谱。一种是从美国国立卫生研究院(NIH)批准用于研究的胚胎干细胞开始,另一种是从诱导多能干细胞开始,这种多能干细胞可以从成年细胞中重新编程,并具有发展为任何类型的人类细胞的能力。

将药物和生长因子的混合物添加到干细胞中,将它们的发育引导到肾细胞中。在实验室中将类器官生长了四个星期后,研究人员问了一个足够长的时间以使细胞专门化,研究人员问:我们得到了哪种细胞?

研究人员没有进行抽查来识别组成类器官的细胞,而是依靠一种相对较新的技术来进行深入研究。他们使用单细胞RNA测序分析了来自65个肾脏类器官的83,130个细胞中数千个基因的活性。

汉弗莱斯解释说:“这产生了大量数据,我们的大脑不可能完全理解所有这些信息。”“但是计算机可以轻松比较83,000个细胞中的基因活性,并使用人工智能,根据细胞的基因表达将细胞类型分组在一起。因此,与其寻找我们认为在类器官中找不到的细胞,它甚至帮助我们找到了细胞,即使我们从未想到它们会在那里。”

无论采用哪种配方,研究人员都发现类器官中的细胞中有10%到20%错过了发展为肾细胞而变为脑和肌肉细胞的提示。但是,通过重建逐步发展的过程,例如,干细胞逐步发展为脑细胞,它们能够准确地看到事物偏离轨道的位置并阻止脱靶细胞的形成。这将脑细胞的数量减少了90%,该方法提供了一条路线图,以帮助其他科学家消除其他类型的类器官中的无赖细胞。

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