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索尔克的科学家们首次从人类干细胞中生成了小肾脏结构

肾脏疾病是世界范围内尚未解决的重大健康问题。肾脏一旦受到疾病损害,就很难恢复功能,这就突出了对肾脏发育和生理知识的迫切需要。

索尔克的科学家们首次从人类干细胞中生成了小肾脏结构

现在,由索尔克生物研究所的科学家领导的一个研究小组开发了一个研究肾脏疾病的新平台,为再生医学策略在恢复肾功能方面的未来应用开辟了新途径。

索尔克的研究人员首次利用人类干细胞生成了三维肾脏结构,为研究肾脏的发育和疾病以及发现针对人类肾脏细胞的新药开辟了新途径。这一发现发表在2013年11月17日的《自然细胞生物学》杂志上。

就在去年夏天,科学家们还利用干细胞创造了肾脏细胞的前体,但索尔克小组是第一个诱导人类干细胞形成类似于我们肾脏的三维细胞结构的小组。

索尔克基因表达实验室教授、罗杰·吉列明主席胡安·卡洛斯·伊兹皮苏亚·贝尔蒙特是这项研究的资深作者,他说:“将人类干细胞分化成肾脏细胞的尝试收效甚微。”“我们已经开发出一种简单有效的方法,可以将人类干细胞分化成组织良好的输尿管芽(UB) 3D结构,然后发育成集合管系统。”

索尔克的研究结果首次证明多能干细胞已经被肽能够分化为许多细胞和组织类型的身体可以由细胞发展成类似发现在输尿管的芽,肾脏的早期发展结构,然后在机关文化进一步分化成三维结构。UB细胞在发育过程中形成人类泌尿生殖器官的早期阶段,后来发展成为肾脏排尿的管道。科学家们用人类胚胎干细胞和诱导多功能干细胞(iPSCs)完成了这一任务。

后生成则展示了多功能属性,能够分化为中胚层,生殖细胞层的肾脏的发展,研究人员利用生长因子被认为是必不可少的在我们的肾脏的自然发展万能干细胞和胚胎干细胞的培养。这些生长因子(引导干细胞分化为特定组织的分子)发出的信号的组合,足以使这些细胞在短短4天内向具有肾细胞明显特征的祖细胞转移。

然后,研究人员用小鼠的肾细胞培养这些细胞,引导它们进一步分化成类似于输尿管芽的器官结构。这表明,小鼠细胞能够提供适当的发育线索,使人类干细胞形成肾脏的三维结构。

此外,Izpisua Belmonte的研究小组对一名临床上诊断为多囊肾病(PKD)的患者的iPSCs方案进行了测试。他们发现他们的方法可以从患者来源的iPSCs中产生肾脏结构。

由于该病有许多临床表现,无论是基于基因还是基于抗体的治疗都不是治疗PKD的现实方法。Salk团队的技术可能有助于克服这一障碍,为制药公司和其他研究人员研究基于药物的PKD和其他肾脏疾病疗法提供可靠的平台。

“我们的差异化策略代表了疾病建模和药物发现研究的基石,”该研究的主要作者伊格纳西奥·桑乔-马丁内斯(Ignacio sanjo - martinez)说。“我们的观察将有助于指导未来关于PKD在肾脏发育过程中可能发挥的确切细胞作用的研究。””

参与这项研究的其他研究人员包括来自索尔克研究所的夏云霞、伊曼纽尔·尼维、托马斯·加莱戈斯、铃木圭一郎、冈村大二、吴敏祖、伊利尔·杜波娃和孔斯蒂潘;西班牙巴塞罗那再生医学中心的Nuria Montserrat;还有巴塞罗那医院诊所的约瑟夫·玛丽亚·坎皮斯托尔。

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