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第41卷第1期 俞 欣，李开霖，孔 峰，等. 人多能干细胞诱导类肾的实验研究［J］.
2021年1月 南京医科大学学报（自然科学版），2021，41（01）：011-015，053 · 15 ·
和疾病的体外模型研究取得了较大进展 ［5，7-8］ 。早期 Takasato 方案诱导的类肾，分别移植到小鼠肾包膜
将多能干细胞转化为肾细胞的方案，是试图模拟控 和皮下，发现hPSC来源的肾脏组织能够募集宿主来
制中间中胚层早期肾脏形成的发育信号，发现包括 源的内皮细胞，形成宿主来源的肾小球循环，并促
低剂量 Wnt 激动剂 CHIR99021 在内的一系列诱导 进了移植物结构成熟，这表明功能性血管化是人类
［9］
因子可诱导中间中胚层样细胞 。该领域的重大突 肾脏类器官成熟形态形成所必需的。本研究将体
破是发现高浓度的CHIR99021（8 mmol/L）和成纤维 外诱导的 D15 类肾体移植到小鼠肾包膜下，发现移
细胞生长因子 9（fibroblast growth factor 9，FGF9）可 植物体积逐渐增大，并且肉眼可见移植物中存在连
诱导具有类似于妊娠早期胎儿肾脏的类器官 ［10］ 。 接移植物和宿主的血管。HE 染色可见移植物肾小
随后研究表明，B27可以替代FGF9，B27是一种用于 球结构内部及移植物基质中大量红细胞。免疫荧
维持神经元细胞培养中的无血清补充剂。此外，激 光显示，小鼠MECA⁃32阳性细胞弥散分布于移植组
活素A、骨形态发生蛋白和FGF9的更复杂组合已被 织和肾小球结构中。本研究进一步证实类肾在小
用于诱导肾脏类器官的形成 ［11-13］ 。这些诱导因子在 鼠体内环境中，可能通过招募宿主来源的内皮细胞
多能干细胞诱导类肾过程中的作用机制，目前尚不 完成血管化，并促进其进一步生长。本研究还发
清楚 ［14］ 。目前诱导方案的主要缺点是试剂成本高 现，随着移植时间的延长，肾小球和肾小管结构逐渐
以及诱导过程复杂，从而限制了肾脏类器官的大规 减少，移植物中出现大量类软骨结构。这可能是由于
模培养 ［13］ 。本研究通过肾上皮细胞诱导试剂盒优 诱导过程中脱靶细胞的存在，以及上皮细胞向非肾系
化类肾诱导过程，诱导出类肾结构，成本较低，并且 的去分化 。这说明，生成结构单一的肾脏组织，需
［15］
具有较好的重复性。HE 染色观察到肾小球样和肾 要进一步优化诱导方案，以促进干细胞向肾系最终
小管样结构，免疫荧光染色发现，足细胞标志物 分化，并在诱导过程中避免细胞脱靶。
PODXL在肾小球结构中阳性表达，近端小管标志物 综上所述，人多能干细胞hPSC通过体外诱导可
LTL和远端小管标志物CDH1 在小管结构中阳性表 生成类似早期肾脏的幼稚结构，在体内环境，可能
达，表明本实验诱导的类肾体具有足细胞、近端小 通过招募宿主内皮细胞完成血管化，促进类肾生
管和远端小管等肾脏特征结构。 长，同时大量非肾系组织生成，所以仍需优化诱导
多种体外诱导类肾方案都可以生成人类肾脏 方案，避免脱靶细胞的产生和促进类肾组织的最终
特征的细胞类型和结构，但相较于人类肾脏约35周 分化。
的体内发育时间，体外诱导类肾培养时间最多只有
［参考文献］
几周，因此类肾的成熟程度普遍较低，这在基因和
［1］ VANHOLDER R，VAN LAECKE S，GLORIEUX G，et al.
形态水平上均得到了证实 ［14］ 。为了进一步评估类
Deleting death and dialysis：conservative care of cardio⁃
肾中肾小球和肾小管结构成熟度，本研究对体外诱
vascular risk and kidney function loss in chronic kidney
导的类肾体进行了TEM分析，观察到类肾中足细胞
disease（CKD）［J］. Toxins（Basel），2018，10（6）：237-244
初级突起、次级突起等特征表现，但足细胞排列松 ［2］ NEILD G H. Life expectancy with chronic kidney disease：
散，也未发现毛细血管结构；在肾小管中，观察到上 an educational review［J］. Pediat Nephrol，2017，32（2）：
皮细胞腔面大量不规则的微纤毛样结构，形成刷状 243-248
缘，同时部分上皮细胞表现为多层上皮，提示极化 ［3］ MCMAHON A P. Development of the mammalian kidney
不完全。本研究在超微观结构上进一步证实了体 ［J］. Curr Top Dev Biol，2016，117（1）：31-64
外诱导的类肾结构不成熟，这与其他诱导方案通过 ［4］ FORBES T A，HOWDEN S E，LAWLOR K，et al. Patient⁃
免疫组化等鉴定结果相一致。体外诱导类肾体的 iPSC⁃derived kidney organoids show functional validation
of a ciliopathic renal phenotype and reveal underlying
结构幼稚，目前认为当前的诱导方案尚无法完全模
pathogenetic mechanisms［J］. Am J Hum Genet，2018，
拟体内肾脏发育过程 ［15］ 。另外，在体外培养环境
102（5）：816-831
中，随着类肾组织体积增大，由于没有功能性血管
［5］ KAUSHIK G，PONNUSAMY M P，BATRA S K. Current
的营养供应，类肾的营养摄入和代谢物排出障碍出 status of 3⁃D organoids as pre⁃clinical models［J］. Stem
现负代谢平衡，细胞无法持续扩增 。 Cells，2018，36（9）：1329-1340
［16］
类肾体的血管化是其发育成熟并最终产生功 ［6］ TAKASATO M，ER P X，CHIU H S，et al. Generating kid⁃
能的关键，van den Berg 等 ［16］ 和 Bantounas 等 ［17］ 利用 （下转第53页）
