吳杭迪 王 鋼 綜述 劉志紅 審校

類器官(Organoid)是一種由多能干細(xì)胞誘導(dǎo)分化形成的體外3D結(jié)構(gòu)，包含多種細(xì)胞類型以及細(xì)胞外基質(zhì)，在結(jié)構(gòu)及功能上與體內(nèi)器官相似[1]。相較于2D細(xì)胞培養(yǎng)，類器官的優(yōu)勢在于其不僅能表現(xiàn)出更接近生理?xiàng)l件下的細(xì)胞類型組成，而且能夠反映細(xì)胞間以及細(xì)胞與細(xì)胞外基質(zhì)間的相互作用。同時(shí)，相較于動(dòng)物模型，類器官的優(yōu)勢在于其人類的基因背景，可有效減少物種間基因差異造成的實(shí)驗(yàn)結(jié)果偏差。鑒于類器官體外模型諸多的優(yōu)勢，其應(yīng)用研究也日益增多，主要包括：疾病模型建立、藥物有效性篩選及毒性檢測、體外臨床前試驗(yàn)、再生醫(yī)學(xué)領(lǐng)域等。目前，類器官的研究已經(jīng)在小腸[2]、肝臟[3]、肺[4]、胰腺[5]等多個(gè)方向展開。在腎臟領(lǐng)域，由多能干細(xì)胞誘導(dǎo)分化腎臟類器官的方法也基本建立，本文將對近期腎臟類器官的誘導(dǎo)方法及應(yīng)用進(jìn)行綜述。

腎臟類器官誘導(dǎo)方法

體內(nèi)腎臟發(fā)育起始于胚胎干細(xì)胞，經(jīng)歷前、中、后腎的發(fā)育過程，最終形成含有多種細(xì)胞類型的成熟器官。在體外誘導(dǎo)腎臟類器官，同樣需要利用具有多能性的干細(xì)胞。2006年以前，只能利用胚胎干細(xì)胞(ESC)實(shí)現(xiàn)在體外分化得到不同類型細(xì)胞，但是由于倫理原因，胚胎干細(xì)胞的研究非常受限。在2006年以后，Takahashi等[6]通過將小鼠成纖維細(xì)胞重編程獲得誘導(dǎo)多能干細(xì)胞(iPSC)。iPSC與ESC的多能性相當(dāng)，都具有三胚層分化能力，2007年，該團(tuán)隊(duì)使用同樣的方法，成功構(gòu)建人誘導(dǎo)多能干細(xì)胞(hiPSC)，為類器官構(gòu)建的細(xì)胞來源打下基礎(chǔ)。將ESC或iPSC誘導(dǎo)形成腎臟類器官需要模仿生理情況下的腎臟發(fā)育過程。在體內(nèi)，起始于上胚層的原條后部首先分化發(fā)育形成中胚層。中胚層包括軸旁、側(cè)板及中間中胚層[7]，中間中胚層進(jìn)一步分化，前部形成輸尿管芽，后部形成后腎間充質(zhì)。之后，輸尿管芽與后腎間充質(zhì)之間互相誘導(dǎo)分化，輸尿管芽入侵、延伸，并在后腎間充質(zhì)內(nèi)不斷形成分支，最終發(fā)育成為輸尿管、腎盞以及皮髓質(zhì)集合管，而后腎間充質(zhì)則分化發(fā)育形成腎單位祖細(xì)胞，而后分化為腎小球、近端小管、髓袢及遠(yuǎn)端小管[8]。這一系列的發(fā)育過程需要許多信號(hào)通路參與調(diào)控。其中，Wnt信號(hào)通路在平衡腎臟祖細(xì)胞的擴(kuò)增與分化、間質(zhì)上皮轉(zhuǎn)化等過程中起到關(guān)鍵作用[9-10]。此外，F(xiàn)GF信號(hào)通路在維持腎臟祖細(xì)胞干性中至關(guān)重要[11]，而BMP4可抑制異位輸尿管芽形成[12]。多個(gè)實(shí)驗(yàn)室建立的腎臟類器官誘導(dǎo)方法，均是通過在培養(yǎng)過程中的不同時(shí)間節(jié)點(diǎn)加入相應(yīng)的誘導(dǎo)因子，以實(shí)現(xiàn)類器官的誘導(dǎo)。

Nishinakamura實(shí)驗(yàn)室方法2014年，日本學(xué)者Nishinakamura成功地將hiPSC誘導(dǎo)形成腎臟類器官[13]。在最初24h用骨形成蛋白4(BMP4)處理誘導(dǎo)出擬胚體，之后在激活素、骨形成蛋白4、Wnt通路激動(dòng)劑(CHIR99021)、視黃酸及成纖維細(xì)胞生長因子2(FGF2)的聯(lián)合誘導(dǎo)下，在培養(yǎng)的第11d形成中胚層后部。之后加入CHIR99021以及成纖維細(xì)胞生長因子9(FGF9)，在第14d得到后腎間充質(zhì)(圖1A)，與小鼠脊髓共培養(yǎng)，最終得到的類器官中可以觀察到近端、遠(yuǎn)端小管以及足細(xì)胞樣結(jié)構(gòu)(圖1B)。

圖1 A：Nishinakamura實(shí)驗(yàn)室腎臟類器官誘導(dǎo)方法流程；B：hiPSC來源腎臟類器官成像圖[13]BMP4：骨形成蛋白4；CHIR99021:Wnt通路激動(dòng)劑；FGF2：成纖維細(xì)胞生長因子2；FGF9：成纖維細(xì)胞生長因子9；RA：視黃酸；a,b：腎小球標(biāo)志基因表達(dá)情況，箭頭所指為腎小球結(jié)構(gòu)；c：近端小管標(biāo)志基因表達(dá)情況，箭頭所指為近端小管結(jié)構(gòu)；d：遠(yuǎn)端小管標(biāo)志基因表達(dá)情況，箭頭所指為遠(yuǎn)端小管結(jié)構(gòu)；hiPSC:人誘導(dǎo)多能干細(xì)胞

Bonventre實(shí)驗(yàn)室方法美國學(xué)者Bonventre等認(rèn)為Nishinakamura的方法存在待改進(jìn)之處，比如小鼠脊髓共培養(yǎng)中一些不明確的因子可能會(huì)對類器官用于疾病建模產(chǎn)生限制[14]?；诖耍麄兝贸煞置鞔_的培養(yǎng)誘導(dǎo)分子，分別在普通孔板進(jìn)行貼壁培養(yǎng)以及低吸附孔板進(jìn)行3D培養(yǎng)。其研究顯示，人多能干細(xì)胞(hPSC，包括hESC以及hiPSC)用3～10 μM CHIR99021、激活素及成纖維細(xì)胞生長因子9處理，誘導(dǎo)出后腎間充質(zhì)。此時(shí)需要開始進(jìn)行3D培養(yǎng)，將細(xì)胞轉(zhuǎn)至低吸附96孔板，用3 μM CHIR99021 以及成纖維細(xì)胞生長因子9同時(shí)處理2d，之后逐步撤去上述誘導(dǎo)因子，在培養(yǎng)的第21天可觀察到腎臟類器官的形成(圖2A)。類器官同時(shí)具有足細(xì)胞、近端小管、髓袢及遠(yuǎn)端小管結(jié)構(gòu)[15-16](圖2B)。但是，他們所誘導(dǎo)得到的類器官中并沒有觀察到內(nèi)皮樣細(xì)胞、間質(zhì)成纖維樣細(xì)胞及集合系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。2019年，該團(tuán)隊(duì)提出將類器官培養(yǎng)在流動(dòng)環(huán)境中的微流控芯片中，可以得到更成熟的小球及小管結(jié)構(gòu)，同時(shí)切應(yīng)力可以增加類器官血管化[17]。

圖2 A：Bonventre實(shí)驗(yàn)室腎臟類器官誘導(dǎo)方法流程；B：誘導(dǎo)第21～28天hPSC來源腎臟類器官成像圖[15]足細(xì)胞標(biāo)記基因：PODXL，NPHS1，WT1；近端小管標(biāo)記基因：LTL，AQP1；髓袢標(biāo)記基因：CDH1，UMOD，AQP1；遠(yuǎn)端小管標(biāo)記基因：CDH1； CHIR99021:Wnt通路激動(dòng)劑；FGF9：成纖維細(xì)胞生長因子9；hPSC:人多能干細(xì)胞

Freedman實(shí)驗(yàn)室方法美國學(xué)者Freedman和Bonventre在2015年提出一種利用了雙層Matrigel(一種基質(zhì)膠)制成的“三明治”結(jié)構(gòu)來誘導(dǎo)腎臟類器官的方法[18]。經(jīng)過幾年的摸索，2019年，F(xiàn)reedman建立了更完善的培養(yǎng)方法。培養(yǎng)第1d，將hPSC培養(yǎng)在“三明治”結(jié)構(gòu)中。第3天給予12 μM CHIR99021處理。36h后更換為RB培養(yǎng)基(Advanced RPMI+1X 谷氨酰胺+1X B27 Supplement)，將培養(yǎng)時(shí)間延長至21d(圖3A)。得到的類器官中可觀察到足細(xì)胞、近端及遠(yuǎn)端小管及內(nèi)皮樣細(xì)胞，但未得到集合管樣結(jié)構(gòu)(圖3B)。值得注意的是，F(xiàn)reedman團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)，誘導(dǎo)得到的類器官中，存在神經(jīng)元樣細(xì)胞及其他一些非腎臟特異性細(xì)胞[19]，這種“脫靶”現(xiàn)象也在另一項(xiàng)研究中被證實(shí)[20]。

圖3 A： Freedman實(shí)驗(yàn)室腎臟類器官誘導(dǎo)方法流程；B：誘導(dǎo)得到腎臟類器官成像圖[19]足細(xì)胞標(biāo)記基因：PODXL；近端小管標(biāo)記基因：LTL；遠(yuǎn)端小管標(biāo)記基因：ECAD；CHIR99021:Wnt通路激動(dòng)劑

Xia實(shí)驗(yàn)室方法新加坡學(xué)者Xia的團(tuán)隊(duì)[21]首先用10 μM CHIR99021處理hPSC 4d，誘導(dǎo)出原條，之后，3d“無因子”培養(yǎng)誘導(dǎo)出中間中胚層，然后用3 μM CHIR99021及成纖維細(xì)胞生長因子9 聯(lián)合處理誘導(dǎo)出腎單位祖細(xì)胞，在培養(yǎng)的第14天開始給予時(shí)間不等的1 μM CHIR99021處理以得到不同的球管比例，第20天之后腎臟類器官中可觀察到足細(xì)胞、近端小管、遠(yuǎn)端小管等結(jié)構(gòu)(圖4)，并且在這些腎單位結(jié)構(gòu)旁，他們還觀察到CD31+CD34+內(nèi)皮細(xì)胞形成廣泛網(wǎng)絡(luò)。為了進(jìn)一步驗(yàn)證，他們將人臍帶靜脈內(nèi)皮細(xì)胞導(dǎo)入類器官，發(fā)現(xiàn)這些外源的人臍帶靜脈內(nèi)皮細(xì)胞形成的網(wǎng)絡(luò)與前述內(nèi)皮網(wǎng)絡(luò)無縫整合。Xia的團(tuán)隊(duì)同時(shí)做了類器官功能驗(yàn)證。體外葡聚糖吸收實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，類器官中腎小管結(jié)構(gòu)具有重吸收葡聚糖的能力，并對分子量有一定選擇性。體外誘導(dǎo)的類器官雖然存在內(nèi)皮網(wǎng)絡(luò)，但是并沒有明顯的血管形成，因而并不具備濾過功能。進(jìn)一步將體外誘導(dǎo)的腎臟類器官移植入免疫缺陷小鼠腎包膜下，4周后注射不同分子量的葡聚糖，證實(shí)了類器官中腎小球的選擇性濾過功能及腎小管的重吸收功能。

圖4 A：Xia實(shí)驗(yàn)室腎臟類器官誘導(dǎo)方法流程；B：誘導(dǎo)第24天腎臟類器官成像圖[21]足細(xì)胞標(biāo)記基因：NPHS1；近端小管標(biāo)記基因：LTL；中段小管標(biāo)記基因：JAG1；內(nèi)皮細(xì)胞標(biāo)記基因：CD31，CD34；CHIR99021:Wnt通路激動(dòng)劑；FGF9：成纖維細(xì)胞生長因子9

圖5 A：Little實(shí)驗(yàn)室腎臟類器官誘導(dǎo)方法流程；B：transwell誘導(dǎo)方法第25天腎臟類器官成像[7]a：腎小球及其標(biāo)記基因表達(dá)情況，空箭頭所指為腎小球基膜結(jié)構(gòu)；b：內(nèi)皮標(biāo)記基因表達(dá)情況；c：髓袢標(biāo)記基因表達(dá)情況；d：近端小管標(biāo)記基因表達(dá)情況；e：腎間質(zhì)標(biāo)記基因表達(dá)情況；f：集合管標(biāo)記基因表達(dá)情況；CHIR99021:Wnt通路激動(dòng)劑；FGF9：成纖維細(xì)胞生長因子9；MC：甲基纖維素；PVA：聚乙烯醇

Little實(shí)驗(yàn)室方法上述4個(gè)實(shí)驗(yàn)室獲得的腎臟類器官中主要包含后腎間充質(zhì)來源的細(xì)胞類型，澳大利亞學(xué)者Little提出一種類器官誘導(dǎo)方法[7]，可以同時(shí)獲得由后腎間充質(zhì)及輸尿管芽來源細(xì)胞類型。整個(gè)培養(yǎng)過程需要27d。在誘導(dǎo)中間中胚層這一步，他們發(fā)現(xiàn)CHIR99021及后續(xù)成纖維細(xì)胞生長因子9處理時(shí)間的長短比例可以決定分化軌跡，如果CHIR99021處理時(shí)間延長，將會(huì)得到更多腎單位結(jié)構(gòu)，反之則會(huì)得到更多集合管結(jié)構(gòu)。他們認(rèn)為8 μM CHIR99021處理3～4d比較合適，之后換為成纖維細(xì)胞生長因子9及肝素的處理?xiàng)l件，在第7天將細(xì)胞轉(zhuǎn)至裝有tranwell小室的六孔板，并給予5 μM CHIR99021沖擊處理1h，第12天撤去生長因子，最終得到的類器官不僅具有足細(xì)胞、近端及遠(yuǎn)端小管結(jié)構(gòu)，還包括集合管、腎臟間質(zhì)及內(nèi)皮網(wǎng)絡(luò)(圖5)。單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組測序結(jié)果顯示獲得的腎臟類器官與胎兒早期腎臟非常相似[22]。2019年，該實(shí)驗(yàn)室將培養(yǎng)方法進(jìn)一步優(yōu)化[23]，提出一種懸浮培養(yǎng)法。hPSC用7 μM CHIR99021處理4d后，接著用成纖維細(xì)胞生長因子9及1 μM CHIR99021處理3d，之后轉(zhuǎn)入低吸附孔板進(jìn)行懸浮培養(yǎng)，再處理5d之后撤去生長因子，第25天得到腎臟微型類器官。這種懸浮培養(yǎng)方法得到的類器官成球形，結(jié)構(gòu)成分與前類似，但產(chǎn)量更高。

不同方法的比較腎臟類器官誘導(dǎo)技術(shù)仍在不斷發(fā)展，仍需要通過組織學(xué)、免疫熒光、全量RNA測序以及單細(xì)胞RNA測序(scRNA-seq)等方法，來驗(yàn)證類器官結(jié)構(gòu)和成分與天然成熟腎臟的一致性。其中scRNA-seq可以對一個(gè)樣本中的所有細(xì)胞進(jìn)行全面分類，無預(yù)判，無偏倚。通過單細(xì)胞層面的分析[24]，研究者發(fā)現(xiàn)目前報(bào)道的幾種不同誘導(dǎo)方法得到的腎臟類器官成熟度接近于8～17周胎兒腎臟。其中足細(xì)胞和近端小管細(xì)胞發(fā)育良好，而遠(yuǎn)端小管細(xì)胞分化程度欠佳。此外，一些腎臟關(guān)鍵細(xì)胞類型缺失(主細(xì)胞、閏細(xì)胞、免疫細(xì)胞、腎小球成熟內(nèi)皮細(xì)胞)，并存在各種脫靶細(xì)胞[25]。各個(gè)類器官中各種細(xì)胞類型所占的比例存在差別，而造成這種差別的因素包括iPSC細(xì)胞系差異[24]以及誘導(dǎo)批次差異[26]。研究還發(fā)現(xiàn)，將類器官移植到免疫缺陷小鼠腎包膜下可以減少脫靶細(xì)胞數(shù)量，促進(jìn)血管網(wǎng)絡(luò)的形成以及類器官的成熟[24]。另外，由不同iPSC細(xì)胞系誘導(dǎo)的腎臟類器官均檢測到遺傳性腎臟病相關(guān)基因的表達(dá)，證實(shí)了其對于遺傳性腎臟病研究的應(yīng)用價(jià)值[24]。

總體而言，在體外利用hPSC誘導(dǎo)獲得腎臟類器官是可行的，但是在結(jié)構(gòu)與功能上尚不成熟。因此，對于利用hPSC誘導(dǎo)獲得腎臟類器官的方法還有待進(jìn)一步完善，以克服目前存在的這些問題。

腎臟類器官的應(yīng)用

類器官作為一種新的體外模型，相較于傳統(tǒng)的2D細(xì)胞培養(yǎng)及模式動(dòng)物，有更顯著的優(yōu)勢。近年來，CRISPR/Cas9技術(shù)的成熟能更精準(zhǔn)地實(shí)現(xiàn)基因編輯。兩者結(jié)合，讓腎臟類器官有了更廣泛的應(yīng)用價(jià)值，包括疾病建模，藥物有效性及腎毒性檢測，再生醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用等。

疾病建模遺傳性多囊腎病(PKD)是導(dǎo)致終末期腎臟病的重要病因，按遺傳方式分類為常染色體顯性遺傳性多囊腎病(ADPKD)以及常染色體隱性遺傳性多囊腎病(ARPKD)。ARPKD發(fā)病率較低，1∶ 8 000～1∶ 26 500，在胎兒期即形成腎囊腫，致病基因?yàn)镻KHD1。ADPKD發(fā)病率為1∶ 400～1∶ 1 000，多在成年后出現(xiàn)表型，致病基因?yàn)镻KD1 或者PKD2[27-28]。目前PKD致病機(jī)制尚未完全明確。Freedman團(tuán)隊(duì)嘗試?yán)媚I臟類器官進(jìn)行PKD體外建模。通過基因編輯技術(shù)，在hPSC上對PKD1以及PKD2進(jìn)行雙等位基因截短突變，將其誘導(dǎo)形成類器官，并最終在近端小管觀察到囊腫形成[18]。但是，只有6%的類器官可以觀察囊腫形成，效率較低。Xia的團(tuán)隊(duì)利用腎臟類器官實(shí)現(xiàn)了ARPKD體外建模[21]。首先將攜帶復(fù)合突變的ARPKD患者體細(xì)胞重編程獲得iPSC，之后一部分正常誘導(dǎo)形成ARPKD類器官，一部分通過CRISPR/Cas9技術(shù)將其中一個(gè)突變位點(diǎn)修正之后誘導(dǎo)形成類器官。結(jié)果觀察到ARPKD類器官有囊腫形成，但是和Freedman團(tuán)隊(duì)的結(jié)果一樣，只有很少一部分ARPKD類器官觀察到囊腫形成。但是，通過添加弗斯可林或者8-溴-環(huán)單磷酸腺苷(8-Br-cAMP)來增加胞內(nèi)環(huán)單磷酸腺苷(cAMP)水平，ARPKD類器官相較于突變修正類器官有更顯著的囊腫形成。

腎消耗病(NPHP)是一種常染色體隱性遺傳間質(zhì)性腎炎，是引起青少年慢性腎臟病最常見的一種單基因疾病，表現(xiàn)為小管基底膜損傷、小管擴(kuò)張及間質(zhì)纖維化等，其發(fā)病機(jī)制仍不明確。Little團(tuán)隊(duì)對1例NPHP先證者及其核心家系進(jìn)行全外顯子測序，在IFT140基因上發(fā)現(xiàn)了復(fù)合雜合突變。重編程及基因編輯后，得到先證者來源的攜帶突變iPSC以及突變修正iPSC，分別誘導(dǎo)形成腎臟類器官。觀察到攜帶突變的類器官小管初級(jí)纖毛表現(xiàn)為異常的短杵狀，而突變修正類器官?zèng)]有這一表型。通過對這一疾病模型的進(jìn)一步研究，該團(tuán)隊(duì)還闡釋了可能的致病機(jī)制[29]。

先天性腎病綜合征是一種較為嚴(yán)重的遺傳性腎病，Nishinakamura團(tuán)隊(duì)對1例患者及其核心家系進(jìn)行測序[30]，發(fā)現(xiàn)患者父親攜帶NPHS1基因大片段丟失，而其母親攜帶NPHS1基因單個(gè)錯(cuò)義突變，該患者同時(shí)攜帶上述兩種突變。該研究團(tuán)隊(duì)將患者皮膚成纖維細(xì)胞重編程獲得iPSC并誘導(dǎo)形成腎臟類器官，發(fā)現(xiàn)在上述類器官的足細(xì)胞中，NPHS1編碼的蛋白nephrin無法定位于細(xì)胞表面，從而影響裂孔膜的形成。將患者攜帶的錯(cuò)義突變糾正后重新誘導(dǎo)形成類器官，nephrin的細(xì)胞表面定位能力以及磷酸化狀態(tài)都得到恢復(fù)，可以正常招募NEPH1以及podocin這兩種蛋白，從而形成完整的裂孔膜結(jié)構(gòu)。

藥物有效性及腎毒性檢測類器官有著個(gè)體化的人類基因背景，并能反映細(xì)胞間以及細(xì)胞與胞外基質(zhì)間相互作用，對于藥物有效性篩選及腎毒性檢測有較好的應(yīng)用前景。Freedman團(tuán)隊(duì)開發(fā)了一種高通量類器官平臺(tái)來測試8種化合物對于PKD類器官的影響，意外發(fā)現(xiàn)了肌球蛋白通路在囊腫形成中的作用[31]。Xia等在有明顯囊腫形成的ARPDK類器官上做了2種藥物測試，胞內(nèi)鈣離子釋放劑毒胡蘿卜素(Thapsigargin)以及一種囊性纖維化跨膜傳導(dǎo)調(diào)節(jié)抑制劑，兩者均可抑制囊腫形成，并呈劑量依賴性[21]。Holm團(tuán)隊(duì)用半胱胺處理胱氨酸病類器官，發(fā)現(xiàn)胱氨酸水平減低，而mTOR通路抑制劑依維莫司可以減少凋亡及激活自噬，兩種藥物聯(lián)合應(yīng)用，發(fā)揮互補(bǔ)作用，同時(shí)在胱氨酸負(fù)荷、凋亡及自噬三方面改善疾病表型[32]。

腎毒性檢測是新藥研發(fā)的重要步驟。Little團(tuán)隊(duì)用5及20 μM順鉑處理腎臟類器官24h，均發(fā)現(xiàn)類器官中的成熟近端小管細(xì)胞(LTL+ECAD+)出現(xiàn)明顯急性凋亡[22]。在另一項(xiàng)研究中，其用2.5及5 μg/ml 阿霉素處理腎臟類器官24h，觀察到足細(xì)胞凋亡現(xiàn)象，qPCR結(jié)果提示呈藥物劑量依賴性[23]。Bonventre團(tuán)隊(duì)用5 mg/ml慶大霉素處理腎臟類器官48h，發(fā)現(xiàn)LTL+近端小管細(xì)胞腎損傷分子1(KIM-1)表達(dá)。qPCR顯示不同濃度藥物劑量下KIM-1上調(diào)呈劑量依賴性[15]。但是目前只局限于1～2種藥物，如果要評估基于腎臟類器官的藥物篩選是否有應(yīng)用價(jià)值，需要對更多的藥物進(jìn)行篩選，包括腎毒性藥物以及無腎毒性的藥物，同時(shí)需要與較成熟的模型如近端小管藥物篩選模型進(jìn)行結(jié)果比對。

再生醫(yī)學(xué)領(lǐng)域哺乳動(dòng)物的腎臟發(fā)育過程在子宮內(nèi)或者出生后不久便終止，在成人，雖然腎小管上皮在損傷后有增殖及修復(fù)功能，但完整腎單位無法再生。許多終末期腎臟患者都需要進(jìn)行腎移植，而匹配的腎源可能需要數(shù)年的等待，如果可以從待移植個(gè)體獲得iPSC，并分化為免疫兼容的移植物，有望使更多患者獲益。Dekel的團(tuán)隊(duì)將8周胎齡的腎臟移植到免疫缺陷小鼠腎被膜下，可以觀察到腎臟有成熟的小球及小管結(jié)構(gòu)形成，伴有血管化的發(fā)生，并能產(chǎn)生稀釋尿液[33]。近2年，又有不同團(tuán)隊(duì)發(fā)表了類似研究[24,34-35]，相比單獨(dú)體外誘導(dǎo)，體內(nèi)移植后的類器官在結(jié)構(gòu)與功能上均更成熟，因此認(rèn)為，在體外誘導(dǎo)腎臟類器官，能夠添加的刺激信號(hào)模式有限，類器官的進(jìn)一步成熟需要體內(nèi)微環(huán)境的刺激，為后續(xù)腎臟類器官的移植提供了新思路。

腎臟類器官的機(jī)遇與挑戰(zhàn)隨著干細(xì)胞領(lǐng)域的發(fā)展以及基因編輯技術(shù)的成熟，腎臟類器官成為腎臟病領(lǐng)域?qū)W者近些年來關(guān)注的焦點(diǎn)之一。由hiPSC體外誘導(dǎo)而來的腎臟類器官作為區(qū)別于傳統(tǒng)二維細(xì)胞培養(yǎng)以及模式動(dòng)物之外的另一種全新研究手段，有許多優(yōu)勢及應(yīng)用前景。但是同時(shí)腎臟類器官的研究也面臨許多挑戰(zhàn)。目前全球不同實(shí)驗(yàn)室的誘導(dǎo)方法得到的腎臟類器官均在結(jié)構(gòu)與功能方面與成熟腎臟有較大差異。對于再生醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，如何確定最優(yōu)移植時(shí)間窗，如何選擇合適移植部位將腎臟類器官移植入體內(nèi)并順利與受體循環(huán)系統(tǒng)建立連接產(chǎn)生原尿，又如何與受體本身尿路對接將尿液順利排泄都是亟待解決的問題。另一方面，目前部分方法誘導(dǎo)得到的類器官中有一些“脫靶”細(xì)胞，而這些細(xì)胞中如果有部分仍存在多能性，移植入人體內(nèi)后則會(huì)形成畸胎瘤，產(chǎn)生生物安全性問題。因此如何提高類器官誘導(dǎo)的效率，獲得更趨成熟和功能化的腎臟類器官，并將其應(yīng)用于研究和完成臨床轉(zhuǎn)化，仍需要進(jìn)一步的探索，我們?nèi)匀沃囟肋h(yuǎn)。