stem cells：穷得要卖肾了？多养几个呗
2014-12-04 昀皓 果壳网
大自然赐予我们两个肾，但你可能为了iPhone5或iPhone6少了一个，那么，面对今后随时可能出现的新产品，小伙伴们，你们的肾还够用吗？其实，无论我们曾多少次拿“卖肾赚钱”作为笑料，但当我们真正的了解肾脏移植需求和供给比率只有可怜的几十比一、或是因肾源混乱手术偷肾案件频发等等问题时，所有人的心情都会沉重下来，并不禁会想：在生物学和医学不断发展的今天，可能在体外再造自己的肾吗？日本冈山大学的研究人
大自然赐予我们两个肾，但你可能为了iPhone5或iPhone6少了一个，那么，面对今后随时可能出现的新产品，小伙伴们，你们的肾还够用吗？
其实，无论我们曾多少次拿“卖肾赚钱”作为笑料，但当我们真正的了解肾脏移植需求和供给比率只有可怜的几十比一、或是因肾源混乱手术偷肾案件频发等等问题时，所有人的心情都会沉重下来，并不禁会想：在生物学和医学不断发展的今天，可能在体外再造自己的肾吗？
日本冈山大学的研究人员喜多村真治（Kitamura Shinji）和他的同事们发现，如果把一簇源自成年小鼠肾单位S3段的肾干细胞/祖细胞（kidney stem/progenitor cells，KS cells）悬浮培养在细胞外基质凝胶中，并相应的添加一些生长因子，那么它们就能够在体外发育成具有类似肾脏三维结构的组织。相关研究论文于今年11月25日发表在《干细胞》（stem cells）上。
肾脏是在胚胎发育时，由后肾间质（MM）和输尿管芽（UB）这两个不同的原始组织相互协调分化逐渐形成的。其中，后肾间质发育成为了肾的基本功能单位：肾单位。它由几个部分组成（如肾小球、肾小囊和肾小管等），是调节人体内水分、电解质和酸碱平衡的关键结构。同时，肾单位也会分泌某些激素。曾有人预测，因肾脏的结构非常复杂且生理功能较多，它将会成为最晚一个被成功人工体外再造的器官。
在此研究之前，已有许多科研者尝试了肾脏体外再造的研究工作。但他们大多着力于组织工程的方法，其条件复杂且难度较大。另外，也有一些研究团队尝试通过诱导多功能干细胞分化来形成肾脏。但使用这类干细胞生成器官，很可能会最终形成异位肿瘤。日本冈山大学的研究者认为，组织干细胞很可能是肾再生的理想来源，他们基于其实验室已有的相关研究结果推测，肾干细胞/祖细胞很可能是他们寻找的组织干细胞。
研究者从小鼠的肾脏中分离出所需的肾干细胞/祖细胞后，使用三维培养技术（Three‐dimensional culture）对它们进行人工的培养。同时，研究者在细胞培养基质中加入了如神经营养因子（GDNF）、碱性成纤维细胞生长因子（b‐FGF）、干细胞生长因子（HGF）、表皮生长因子（EGF）和骨形成蛋白（BMP‐7）等来帮助细胞的生长的分化。通过对不同生长因子浓度和培养细胞数量进行摸索，研究者得出了最适合的培养和诱导条件，并最终在体外培养出了一个类似肾脏三维结构的组织。
研究人员通过形态分析方法，观察研究了这些组织后确认：除了没有血管外，该组织包括了肾脏所有应该具有的生理结构，包括肾小球、近端小管、髓袢、远端小管和集合管。研究者指出，还需要进一步的实验来说明为何没有形成血管的原因。
细胞簇中所含细胞的数量与其重建肾脏结构能力之间的关系。在KS细胞培养3周后，不同结构的形成与最初培养的细胞数相关。红色：囊状的形成；蓝色：长小管的形成；绿色：端部带有球状结构的小管形成。水平轴代表KS细胞数。标尺长度：100μm。图片来源：论文原文
论文作者还指出，该研究的意义不仅局限于体外再造小鼠肾脏的可能，它也在一定程度上说明了：来自某成年个体组织的一簇干细胞/组细胞，是具有分化成该组织内各种特定细胞并进行正确定位，进而组建出该组织基本功能单位的能力的。还有一点很重要：该研究中所进行的肾发育形成过程，与需要两类组细胞（后肾间质细胞和输尿管芽细胞）协同诱导产生肾脏的胚胎肾发育过程之间，有很大的不同，这也为发育学提出了一些新的研究思路。
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