Почечные структуры созданы из стволовых клеток человека

Исследователи из Женской Больницы Бригхэм (Brigham and Women's Hospital, BWH) и Гарвардского Института Стволовых Клеток (Harvard Stem Cell Institute, США) разработали высоко эффективный метод создания почечных структур из индуцированных плюрипотентных стволовых клеток, ИПСК. Сформированные почечные структуры можно использовать для исследования отклонений развития почек, хронической почечной недостаточности, действия токсических лекарственных препаратов, а также их можно внедрить в биоинженерные устройства для лечения пациентов с острой и хронической почечной недостаточностью. В длительной перспективе этот метод мог бы ускорить прогресс в замещении поврежденной или больной почки тканью, полученной из собственных клеток пациента. Результаты работы опубликованы в журнале Nature Biotechnology.

«Почки являются наиболее часто трансплантируемыми органами, но спрос на них значительно превышает предложение, – рассказывает один из авторов публикации Рюджи Моризан (Ryuji Morizane), доктор медицины и философии, биолог отделения почки Женской Больницы Бригхэм, – Мы репрограммировали клетки кожи в стволовые клетки и разработали высоко эффективный процесс для создания из этих стволовых клеток почечных структур, похожих на таковые нормальной почки. Мы надеемся, что это открытие станет предпосылкой для создания в будущем почечной ткани, которая могла бы функционировать в пациенте и избавить его от необходимости трансплантации донорского органа».

Хроническая почечная недостаточность (ХПН) затрагивает 9-11% взрослого населения только в США и является серьезной проблемой здравоохранения по всему миру. В основе развития ХПН лежит постепенная и необратимая потеря нефронов – отдельных функциональных почечных единиц. Пациентам конечной стадии заболевания помогают такие меры, как диализ и трансплантация почки, но эти подходы обладают некоторыми ограничениями, включая ограниченное количество совместимых донорских органов.

Несмотря на то, что почка человека имеет некоторую способность к самовосстановлению после повреждения, восстановление нефронов невозможно. В более ранних работах исследователям успешно удалось дифференцировать стволовые клетки в клетки сердца, печени, поджелудочной железы или нервные клетки, добавляя определенные химические соединения, однако клетки почки стали проблемой. Тщательно изучив нормальное развитие почки, исследователи из BWH разработали эффективный метод создания почечных клеток-предшественниц, самостоятельно собирающихся в структуры, мимикрирующие сложные структуры почки. Затем исследовательская группа протестировала эти органоиды – трехмерные почечные структуры, выращенные в лаборатории, – и обнаружила, что их можно использовать для моделирования развития почек и устойчивости почечной ткани к токсичности лекарственных препаратов. Почечные структуры также могут способствовать дальнейшему изучению возникновения патологий почки при внутриутробном развитии и созданию моделей заболеваний, где они могут использоваться для проверки новых препаратов.

«Это открытие может ускорить прогресс в моделировании заболеваний человека, поиске новых лекарственных соединений, выявлении пациент-специфичной устойчивости к токсичным препаратам и однажды привести к замещению человеческой ткани у пациентов с почечной недостаточностью с помощью их же собственных клеток, – говорит Джозеф В. Бонвентр (Joseph V. Bonventre), руководитель отделения почки и руководитель отделения биомедицинской инженерии Женской Больницы Бригхэм, – Такой подход особенно привлекателен, поскольку полученная ткань будет персонализированной благодаря генетической идентичности пациенту, из которой она создана. Этот процесс в итоге может привести к замещению ткани без необходимости подавления иммунной системы».

Исследователи смоделировали развитие и повреждение почки в почечных органоидах (на фото), продемонстрировав, что система органоидной культуры может применяться для исследования механизмов развития почки человека и токсичности. (фото: Ryuji Morizane, Brigham and Women's Hospital)

По материалам Brigham and Women's Hospital

Оригинальная статья:
Ryuji Morizane, Albert Q Lam, Benjamin S Freedman, Seiji Kishi, M Todd Valerius, Joseph V Bonventre. Nephron organoids derived from human pluripotent stem cells model kidney development and injury. Nature Biotechnology, 2015; DOI: 10.1038/nbt.3392