哈佛大學：晶元上的腎小球，原來幹細胞還可以這麼玩兒

哈佛大學的一個研究所，將人類誘導多能幹細胞分化成了成熟的腎小球足細胞，有效率可以超過 90%。

這意味著哈佛大學利用幹細胞，實現了第一個體外人類腎小球模型的工程化。

腎臟，每個人都很熟悉——人體重要的代謝器官。它有過濾血液的作用，基本功能是生成尿液，藉以清除體內代謝產物及某些廢物、毒物，同時經重吸收功能保留水份及其他有用物質。

腎小球是腎臟中基本的過濾單元，人工建造這種「腎小球」模型是一件非常有挑戰的事情。

腎小球的獨特過濾功能來自於它獨特的結構細胞。

腎小球里有三種固定細胞類型：系膜細胞、內皮細胞、足細胞。

足細胞（podocyte）在腎小球毛細血管基底膜外側，在基底膜表面形成偽足樣突起，這也是它名字的由來。

足細胞足突之間的裂孔膜，就是腎小球濾過的最後一道屏障。

這道屏障會阻斷蛋白質、紅血球、血小板等大分子，允許小分子的代謝廢棄物通過並形成尿液。

想要建立一個腎小球的模型，探測它的功能，或者通過它進行藥物測評，足細胞是一個非常好的切入點。

足細胞很脆弱，而科學家們一直試圖通過幹細胞來使這種足細胞能夠工程化。

哈佛大學威斯研究所實現了這一突破。

Donald Ingber 博士團隊將人類誘導多能幹細胞（iPS）分化成了成熟的足細胞，並且有效率可以超過 90%。

成熟的工程化的足細胞是腎小球晶元的重要前提。

研究的第一作者 Samira Musah 表示，「我們的方法不僅使用了指導胚胎腎發育的可溶性因子，而且通過細胞外基質組分對幹細胞進行生長和分化，這些組分在腎小球血液分離的膜上和泌尿系統中也含有，我們更加密切的模仿足細胞被誘導和成熟的自然環境。」

研究人員成功地在微流體控制晶元上誘導了幹細胞的分化過程。

研究的第一作者 Samira Musah 認為這項發現在未來可以幫助工程師們開發更先進的人體器官模型。

目前，這個研究團隊正在運用幹細胞分化出的腎小球來研究腎臟疾病的機制，替代動物模型，從而用於治療方案的開發。

由於在許多腎臟疾病中腎小球足細胞已損壞或喪失，人類的誘導多能幹細胞來源的足細胞也有望用於相關疾病的細胞治療和再生醫學。

這對於由於疾病和衰老導致腎臟問題的患者來說，是一個全新的希望。

參考資料

[1] Instructing stem cells to help form ahuman kidney glomerulus-on-a-chip

[2] Mature induced-pluripotent-stem-cell-derivedhuman podocytes reconstitute kidney glomerular-capillary-wall function on achip

[3] Engineering human stem cells to modelthe kidney』s filtration barrier on a chip

本文由博雅幹細胞綜合整理。