雖說(shuō)功能齊全的人造腎臟至少還需要幾年時(shí)間才可問(wèn)世，

但科學(xué)家在這方面不斷取得的進(jìn)展著實(shí)令人驚喜。

根據(jù)2019年的一項(xiàng)研究，美國(guó)有超過(guò)9.3萬(wàn)人等待換腎。我們的腎臟是脆弱的器官，可能因不良飲食、酒精或抗炎藥物的攝入過(guò)度以及高血壓等因素而受損。它們也非常復(fù)雜——每個(gè)腎臟包含大約100萬(wàn)個(gè)腎單位，這些精密微妙的過(guò)濾器可以讓液體和廢物通過(guò)，同時(shí)保留血細(xì)胞、蛋白質(zhì)和礦物質(zhì)。

雖說(shuō)功能齊全的人造腎臟至少還需要幾年時(shí)間才可問(wèn)世，但科學(xué)家在這方面不斷取得的進(jìn)展著實(shí)令人驚喜。不久前，來(lái)自日本的科學(xué)家成功地創(chuàng)建了腎臟中不可或缺（而又常被忽視）的部分，一種被稱為基質(zhì)的結(jié)締組織。

來(lái)自日本熊本大學(xué)分子胚胎學(xué)和遺傳學(xué)中心研究所的谷川俊介（Shunsuke Tanigawa）和西中村龍一（Ryuichi Nishinakamura）等人于2022年2月1日在《自然-通訊》（Nature Communications）雜志發(fā)表了這項(xiàng)成果。通過(guò)論文介紹了團(tuán)隊(duì)如何使用小鼠的多能干細(xì)胞來(lái)制造基質(zhì)祖細(xì)胞。在腎臟發(fā)育過(guò)程中，有3種細(xì)胞扮演著核心角色，基質(zhì)祖細(xì)胞便是其中之一，它們最終發(fā)育為基質(zhì)，即圍繞腎單位和輸尿管的組織。

根據(jù)谷川等人的說(shuō)法，盡管已有其他研究者成功從干細(xì)胞創(chuàng)建得到腎單位和輸尿管，但由于缺乏對(duì)細(xì)胞信號(hào)傳導(dǎo)來(lái)說(shuō)至關(guān)重要的基質(zhì)細(xì)胞，它們并沒(méi)有像在真正的腎臟中那樣完全發(fā)揮作用。而此次從小鼠身上提取胚胎干細(xì)胞，并通過(guò)使用一種化學(xué)混合物模擬體內(nèi)環(huán)境，誘導(dǎo)干細(xì)胞分化成了腎臟特異性基質(zhì)細(xì)胞。

當(dāng)他們將基質(zhì)細(xì)胞與腎單位和輸尿管芽細(xì)胞（同樣由干細(xì)胞產(chǎn)生）結(jié)合時(shí)，得到了腎臟樣三維組織，該組織由廣泛分布的小管和其他幾個(gè)腎臟特異性結(jié)構(gòu)組成。

該團(tuán)隊(duì)稱，這是迄今為止，在實(shí)驗(yàn)室中從頭開(kāi)始培養(yǎng)形成的最為復(fù)雜的腎臟結(jié)構(gòu)。雖然這項(xiàng)研究在小鼠身上進(jìn)行，但他們的確用人類的誘導(dǎo)性多能干細(xì)胞（iPSC）創(chuàng)造了腎單位祖細(xì)胞和輸尿管芽?！拔覀?nèi)绻€能將iPSC轉(zhuǎn)化為基質(zhì)細(xì)胞，應(yīng)該可以獲得更復(fù)雜、更接近人類腎臟的人造器官。”

無(wú)論是生物替代腎臟，即基于人類或動(dòng)物細(xì)胞的“活”腎臟，還是由能模擬生物過(guò)程的無(wú)機(jī)材料制成的人造腎臟，科學(xué)家在這兩方面都取得了進(jìn)展。例如，2020年，美國(guó)阿肯色大學(xué)的一個(gè)化學(xué)工程研究團(tuán)隊(duì)使用由鉑制成的多孔網(wǎng)來(lái)重建腎單位的離子傳輸功能（離子傳輸是腎單位執(zhí)行的第二階段過(guò)濾）。該團(tuán)隊(duì)認(rèn)為，合成腎臟最終可能比生物腎臟更有效地運(yùn)轉(zhuǎn)，因?yàn)閷?duì)于后者來(lái)說(shuō)，如果沒(méi)有控制真實(shí)器官的物理和激素信號(hào)，它們就難以復(fù)制真實(shí)腎臟的功能。

你可能已經(jīng)聽(tīng)說(shuō)了全球首位接受轉(zhuǎn)基因豬心臟移植患者去世的消息。實(shí)際上他在手術(shù)幾周后情況依然穩(wěn)定。為了讓患者的身體能接受移植心臟而非立即將其視為入侵者予以攻擊，研究團(tuán)隊(duì)必須事先對(duì)供體豬的DNA進(jìn)行基因編輯，限制心臟生長(zhǎng)，以防止患者產(chǎn)生免疫反應(yīng)。

在基因編輯的動(dòng)物身上“種植”器官，然后移植給人類。這是除生物替代器官和全合成人造器官外的第三種可能，雖然它在倫理上存在爭(zhēng)議。

科學(xué)界將繼續(xù)努力推進(jìn)這些不同形式的體外人體器官創(chuàng)建工作。一個(gè)重要環(huán)節(jié)可能在于，將不同團(tuán)隊(duì)取得的許多進(jìn)展拼合起來(lái)，讓各個(gè)團(tuán)隊(duì)更清楚地理解人類的身體和器官到底有多復(fù)雜。

西中村龍一博士對(duì)基于細(xì)胞的人造腎臟持樂(lè)觀態(tài)度?！拔覀儸F(xiàn)在正努力構(gòu)建功能齊全的腎臟，也希望以其為模型來(lái)篩選針對(duì)各種疾病的藥物，而長(zhǎng)遠(yuǎn)的目標(biāo)則是將它們用于人體移植?！?/p>

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