Regeneračná medicína na ochorenia obličiek založená na technológii IPSC
Feb 23, 2022
AbstraktnéS niekoľkými liečebnými kúrami preochorenia obličiekRegeneratívnej medicíne ako novej terapeutickej možnosti sa venuje čoraz väčšia pozornosť. Nedávny pokrok vobličkyregenerácia pomocou pluripotentných kmeňových buniek (hiPSC) indukovaných človekom je pozoruhodná. Na základe poznatkov oobličkyvývoj, riadená diferenciácia hiPSC na dve embryonálneobličkyprogenitorov, nefrónových progenitorových buniek (NPC) a ureterických pupenov (UB), umožňujúcich tvorbu nefrónov a zberných organoidov. Navyše, človekobličkytkanivá môžu byť generované z týchto progenitorov odvodených od hiPSC, v ktorých sú glomeruly odvodené od NPC aobličkovétubuly a zberné kanály odvodené od UB sú vzájomne prepojené. Vyvolanéobličkytkanivá sú ďalej vaskularizované, keď sa transplantujú do imunodeficientných myší. Navyše kobličkyrekonštrukciou na použitie pri transplantácii sa preukázalo, že bunková terapia s použitím NPC odvodených od hiPSC zlepšuje akútnepoškodenie obličiek(AKI) u myší. Modelovanie chorôb a výskum objavovania liekov pomocou hiPSC špecifických pre danú chorobu sa tiež dôsledne uskutočňoval pre neliečiteľnéobličkyporuchy, ako sú autozomálne dominantné polycystickéochorenie obličiek(ADPKD). V snahe riešiť komplikácie spojené sochorenia obličiekBunky produkujúce erytropoetín (EPO) odvodené od hiPSC boli úspešne generované s cieľom objaviť lieky a vyvinúť bunkovú terapiu preobličkovéanémia. Tento prehľad sumarizuje súčasný stav a budúce perspektívy vývojovej biológieobličkya regeneratívna medicína založená na technológii iPSC preochorenia obličiek.
Kľúčové slová:iPSC; Regenerácia obličiek; progenitorová bunka nefrónu; Ureterický pupenec; Bunková terapia; Modelovanie chorôb, obličiek, obličiek.
Úvod Ochorenia obličiekspôsobujú obrovské zdravotné problémy a ekonomickú záťaž na celom svete, ale existuje len málo liečebných spôsobov liečbyobličkovétransplantácii, ktorej bráni vážny nedostatok darcovských orgánov [1]. Jedným z riešení je vývoj stratégie regeneratívnej medicíny využívajúcej ľudské pluripotentné kmeňové bunky (hPSC), ako sú embryonálne kmeňové bunky (hESC) a indukované pluripotentné kmeňové bunky (hiPSC) [2]. Kvôli ich potenciálu nekonečne sa množiť a diferencovať na akýkoľvek typ buniek v tele vrátaneobličkovéOčakáva sa, že hPSC budú slúžiť ako bunkový zdroj pre regeneratívnu medicínu, ako naprobličkyrekonštrukcia a bunková terapia. Okrem toho hPSC špecifické pre chorobu, ktoré majú genetickú predispozíciu spôsobiť špecifickú chorobu, sa môžu použiť na vývoj modelov na patologickú analýzu a objavovanie liekov, v ktorých typy poškodených buniek diferencované od hPSC reprodukujú fenotypy choroby in vitro [2]. V tomto článku sumarizujem nedávne pokroky vobličkyvýskum regenerácie založený na vývojovej biológii a popis budúcich perspektív regeneratívnej medicíny a modelovania chorôbochorenia obličiek.
Vývoj obličiekt Obličkypochádza zo skorej embryonálnej zárodočnej vrstvy, intermediárneho mezodermu (IM) [3] (obr. 1a). U stavovcov z IM postupne vznikajú triobličky,pronephros, mezonephros a metanephros (obr. 1b). Mesonephros je dospelýobličkyfsh a obojživelníkov, zatiaľ čo metanefros je dospelýobličkyplazov, vtákov a cicavcov. Kým títo trajaobličkysú podobné v tom, že pozostávajú z nefrónov, funkčnej jednotkyobličky, ich počet nefrónov sa líši. Dospelý cicavecobličkymetanefros
Obr. 1 Riadená diferenciáciaobličkylíniové bunky. ac Schematické nákresy znázorňujúce špecifikáciu mezodermy (a), vznik trochobličkyb) a rozvoj metanefros (c). IM: stredný mezoderm; MM: metanefrický mezenchým; UB: ureterický pupen. d Imunofarbenie nefrónových progenitorových buniek (NPC) odvodených od hiPSC pre OSR1, SIX2 a HOXD11. e Imunofarbenie nefrónového organoidu vytvoreného z NPC odvodených od hiPSC po 10 dňoch kultivácie medzi vzduchom a kvapalinou. PODXL: Podokalyxín (marker podocytov; biely); LTL: Lotus tetragonolobus lektín (marker proximálneho tubulu; červený); CDH1: CADHERIN 1 (značka distálneho tubulu; zelená). f, g Imunofarbenie predných IM buniek na OSR1 (zelená) a GATA3 (červená; f) a agregát buniek nefrického kanálika na E-CADHERIN (zelená), GATA3 (červená) a jadrá (modrá; g). h Morfologická zmena počas rekonštrukcie rozvetvených organoidov iUB počas 7 dní. i Imunofarbenie organoidu iUB na RET (zelená), CK8 (červená) a PAX2 (modrá). j Farbenie organoidu iUB toluidínovou modrou ukazujúce tubulárne lúmeny. k Bright-feld (vľavo) a obrázky imunofarbenia (v strede a vpravo) zberných kanálikovitých tubulárnych štruktúr odvodených z iUB organoidu pre FOXA1 (biela), AQP2 (červená) a GATA3 (zelená). Mierka, 100 μm. (d) a (e) sú upravené podľa Tsujimoto et al. [12], (f) a (g)–(k) sú upravené podľa Mae et al. [14, 15] je tvorený vzájomnou interakciou medzi dvoma odvodenými embryonálnymi tkanivami, metanefrickým mezenchýmom (MM) a ureterickým pupeňom (UB; obr. 1c). MM vedie k vzniku nefrónov a interstícia dospelýchobličky, zatiaľ čo UB diferencuje na vypracovanie dolných močových ciest zo zberných kanálikov do časti močového mechúra [3]. Vytvorením nového klonogénneho testu sme prvýkrát preukázali, že MM obsahuje multipotentné progenitorové bunky, ktoré sa môžu diferencovať na viacero typov epitelových buniek tvoriacich nefróny, ako sú glomerulárne podocyty aobličkovétubulárny epitel [4]. Neskôr experimenty so sledovaním línie odhalili, že tieto progenitory sú označené transkripčným faktorom Six2 [5]. Tieto progenitory sa teraz nazývajú progenitorové bunky nefrónov (NPC). Taguchi a kol. preukázali, že IM sa delí na prednú a zadnú doménu, z ktorých vzniká UB a MM [6]. Na základe týchto zisteníobličkyrozvoj, bolo vynaložené rázne úsilie na regeneráciuobličkylínie buniek z hPSC.
Riadená diferenciácia hPSC na obličkové línie Ako prvý krok k priamej diferenciácii hiPSC naobličkylínie napodobňovanímobličkyNaša skupina sa zamerala na generovanie IM buniek a pomocou génovej úpravy generovala reportérové hiPSC línie pre gén OSR1, špecifický marker pre IM [7]. Pomocou systému kvantitatívneho hodnotenia a reportérových línií hiPSC sme vyvinuli vysoko účinný diferenciačný protokol, ktorý indukuje hiPSC do buniek IM exprimujúcich OSR1-. Tieto indukované IM bunky ukázali vývojový potenciál ďalej sa diferencovať na dospelé typy obličkových buniek, ako sú glomerulárne podocyty aobličkovétubulárnych buniek, in vitro a na vytvorenie trojrozmerných (3D) tubulárnych štruktúr spoločnou kultiváciou s myšacími metanefrickými bunkami [8, 9].
Taguchi a kol. po prvýkrát vyvinuli selektívne diferenciačné metódy na vyvolanie NPC cez posterior IM z myších ESC (mESC) a hiPSC a tiež generovali nefrónové organoidy, ktoré obsahovali glomeruly aobličkovétubulov in vitro z indukovaných NPC [6]. Takasato a kol. hlásila generáciaobličkyorganoidy, ktoré obsahovali viaceroobličkovétypy buniek, ako sú glomeruly,obličkovétubuly, zberné kanáliky, stromálne bunky a vaskulárne bunky [10]. Vývojom 2D kultivačného systému Morizane et al. efektívne generované NPC z hiPSC a potom nefrónové organoidy z NPC [11]. Nedávno naša skupina vyvinula metódu postupnej diferenciácie na účinnú indukciu hiPSC na NPC s diferenciačným potenciálom na tvorbu nefrónových organoidov [12] (obr. 1d, e). Naša metóda diferenciácie, ktorá pozostáva zo 6 krokov, presnejšie rekapituluje prirodzený vývojový proces NPC ako metódy uvádzané Takasato et al. a Morizane a kol. [10, 11] a efektívnejšie generuje NPC vo formáte 2D diferenciácie ako metóda Taguchi et al. ktorá využíva 3D kultúru [6].
Pokiaľ ide o riadenú diferenciáciu línií UB, Taguchi a Nishinakamura diferencovali mESC a hiPSC cez predný IM a nefrický kanál (ND) do štruktúr podobných UB [13]. Indukčná účinnosť ND epitelu však bola nízka a pre následné analýzy je potrebná purifikácia ND buniek fow cytometriou. Vyvinuli sme efektívnejšiu metódu 2D diferenciácie, ktorá produkuje ND epitel z hiPSC cez prednú IM a zahŕňa následné kroky diferenciácie bez purifikácie [14] (obr. 1f, g). Indukované ND bunky vytvorili UB-podobné štruktúry s RET (plus) špičkou a CK8 (plus) kmeňovými doménami v 3D kultúre. Štruktúry podobné UB generované oboma skupinami však vykazovali obmedzený potenciál vetvenia. Nedávno sme modifikáciou našej diferenciačnej metódy UB úspešne vytvorili indukované organoidy UB (iUB), ktoré majú polaritu epitelu, tubulárne lúmeny a morfogenézu s opakovaným vetvením [15] (obr. 1h–j). Okrem toho sa nám podarilo prinútiť tieto organoidy iUB, aby sa diferencovali na organoidy zberných kanálikov zodpovedajúcich ich in vivo náprotivkom v ľudských embryách v 7. gestačnom týždni (obr. 1k).
Rozšírenie progenitorov obličiekDodávať obrovské množstvoobličkovébunky pre základný a klinický výskum, in vitro expanzné kultivačné metódy pre embryonobličkyboli skúmaní progenitori. Brown a kol. a Tanigawa a kol. uviedli in vitro expanziu NPC odstránených z myších embryí [16, 17]. Li a spol. expandovali a udržiavali NPC odvodené z myších aj ľudských embryí in vitro po dlhú dobu pomocou 3D bunkovej agregačnej kultúry počas 17 a 7 mesiacov [18]. Skupina tiež rozšírila NPC diferencované od hiPSC in vitro počas 2 mesiacov pomocou rovnakých metód. Hoci všetky tieto tri metódy využívajú kostný morfogenetický proteín (BMP) 7, úloha BMP7 pri expanzii NPC zostáva neznáma. Skríningom chemických zlúčenín sme identifikovali inhibítor JAK3, TCS21311, ako náhradu za BMP7 v expanznej kultúre vyvinutej Li et al. [18] a odhalili novú inhibičnú úlohu BMP7 v signalizácii JAK3-STAT3 pre expanziu NPC [19]. Okrem toho pridanie TCS21311 do expanznej kultúry zlepšilo rýchlosť proliferácie NPC odvodených od myších embryí a hiPSC. Nedávno sme vyvinuli expanznú kultúru pre UB bunky odvodené od hiPSC, v ktorých disociované jednotlivé bunky z iUB organoidov proliferujú za vzniku kolónií exprimujúcich UB hrotové markery [15]. Tieto kolónie hrotov môžu rekonštituovať organoidy iUB s potenciálom opakovaného vetvenia a tento proces rekonštitúcie sa môže opakovať najmenej trikrát.
Obr. 2 Rekonštrukciaobličkyštruktúry. a Schéma znázorňujúca vytváranie štruktúr pronephros zo zvieracej čiapky embryí Xenopus. b–d Celá montáž (b) a dvojité imunofarbenie rezov (c, d) explantátu Xenopus ekvivalentného štádia 42 (b, c) a lariev štádia 40 (d) s použitím protilátky špecifickej pre pronefrický tubul (3G8, červená) a protilátku špecifickú pre pronefrický kanál (4A6, modrá). e Schéma ukazujúca rekonštrukciu in vitroobličkyštruktúry z hiPSC. f Trojité imunofarbenie na 20. deňobličkyorganoidy pre markery podocytov (PODXL), proximálnych tubulov (LTL) a distálnych tubulov a zberných kanálikov (CDH1; vľavo) a pre PODXL a markery iba distálnych tubulov a zberných kanálikov (AVPR2) a zberných kanálikov (CALB1; vpravo) . Všimnite si, že slabé signály CDH1 sa našli aj v častiach LTL plus proximálnych tubulov na ľavom paneli. g Schéma zobrazujúca rekonštrukciu in vivoobličkyštruktúry z hiPSC. h Obrázok s menším zväčšením zobrazujúci celý hostiteľobličkya odvodené od hiPSCobličkyštep (zelený) po podaní dextránu konjugovaného s rodamínom B cez chvostovú žilu hostiteľskej myši. i Intravitálny multifotónový mikroskopický obraz po injekcii dextránu konjugovaného s rodamínom B do chvostovej žily, ktorý ukazuje, že lúmeny ciev hostiteľských myší prenikajú do štruktúry podobnej glomerulu odvodenej od hiPSC (zelená). Mierka, 100 μm v (b) – (d) a (f), 500 μm v (h) a 40 μm v (i). (b)–(d) a (e)–(i) sú upravené podľa Osafune et al. [22] a Tsujimoto a kol. [12], respektíve [22]
Rekonštrukcia obličiek Skoršie práce na rekonštrukciuobličkyštruktúry využívali predpokladanú ektodermovú oblasť oplodnených vajíčok obojživelníkov, nazývanú zvieracia čiapočka, čo je multipotentná bunková hmota (obr. 2a). Moriya a kol. uviedli, že kombinatorická liečba aktivínom A a kyselinou retinovou (RA) vyvolala diferenciáciu uzáveru zvierat na pronefrické tubuly in vitro [20]. Brennanová a kol. ukázali, že pronefrický glomus bol tiež indukovaný v explantátoch [21]. Ukázali sme, že indukované explantáty obsahovali pronefrické vývody a že pronefrické tkanivá možno regenerovať z multipotentných buniek obojživelníkov in vitro [22] (obr. 2b–d). Hoci in vitro regeneračný systém pre pronefrickéobličkyNedá sa priamo previesť na klinický výskum, môže slúžiť ako jednoduchý a užitočný systém na štúdiumobličkyrozvoj.Okrem generovania nefrónových organoidov z NPC odvodených od mESC a hPSC a zberu organoidov z kanálikov z UB buniek odvodených od hPSC, ako je opísané vyššie, Taguchi et al. vygenerovaná myšobličkyorganoidy kombináciou NPC a UB odvodených od mESC a intersticiálnych progenitorov odstránených z myších embryí, ktoré obsahujú glomeruly,obličkovétubuly a zberné kanály [13]. Vytvorili sme človekaobličkyorganoidy in vitro kokultiváciou buniek NPC a UB, ktoré boli oddelene indukované z hiPSC a v ktorých glomeruly odvodené od NPC aobličkovétubuly a UBodvodené zberné kanály sú prepojené [12] (obr. 2e, f). Pri transplantácii doobličkovésubkapsulárny priestor imunodeficientných myší, tieto odvodené od hiPSCobličkyorganoidy integrované do krvných ciev hostiteľských myší (obr. 2g–i).
Čo sa týka regenerácieobličkyorgánov, ktoré majú močové cesty, boli skúmané metódy využívajúce telo experimentálnych zvierat, ako je medzidruhová komplementácia blastocyst [23] a metóda organogénnej niky [24]. Goto a kol. injikoval mESC divokého typu do blastocyst anefrických potkanov Sall1 (-/-) a podarilo sa im interšpecificky generovať myšiobličkyu hostiteľského potkana [23]. Fujimoto a kol. vyvinuli metódu bunkovej transplantácie, prostredníctvom ktorej boli NPC odvodené od hiPSC transplantované doobličkyvývojová oblasť (tj organogénna nika) myších embryí v maternici, v ktorej transplantované a hostiteľské NPC spoločne prispeli k mezenchýmu chimérickej čiapky, ktorý bol spojený s hostiteľskou myšou UB [24]. Avšak zatiaľ čo glomeruly odvodené od MM arena1 tubulu boli odvodené z injikovaných PSC alebo NPC, zostávajúce typy buniek tvoriacich obličky, ako sú zberné kanály odvodené od UB a bunky dolných močových ciest a vaskulárne bunky, boli z hostiteľských zvierat v týchto dvoch stratégiách.
Modelovanie chorôbTechnológia iPSC umožnila vytvoriť in vitro modely chorôb, v ktorých sa hiPSC špecifické pre chorobu odvodené zo somatických buniek pacienta alebo úpravou príčinných génov v hiPSC odvodených od zdravých darcov diferencujú na typy poškodených buniek, aby napodobnili fenotypy choroby [2 ] (obr. 3a). Skoršia práca Freedmana a kol. generované hiPSC od pacientov s autozomálne dominantnými polycystmiochorenie obličiek(ADPKD), ktorý je spôsobený mutáciami v géne PKD1, a zistili, že hiPSC a ich diferencované bunky vykazovali downreguláciu polycystínu 2, čo objasňuje nový mechanizmus, v ktorom polycystín 1 kódovaný génom PKD1 reguluje expresiu polycystínu 2 [25]. Naša skupina vygenerovala hiPSC od pacientov s ADPKD, vrátane tých, ktoré boli komplikované intrakraniálnymi aneuryzmami, a potvrdila, že vaskulárne bunky diferencované od hiPSC vykazovali zmenenú manipuláciu s intracelulárnym vápnikom a expresiu génov súvisiacich s extracelulárnou matricou, čo je v súlade s vaskulárnymi bunkami myších modelov ADPKD aobličkovécysty získané od pacientov s ADPKD [26].
Nedávne pokroky vo vytváraní nefrónových organoidov z hiPSC umožnili modelovanieobličkyporuchy, ako je nefronoftíza [27], kongenitálny nefrotický syndróm [28] a autozomálne recesívne polycystickéochorenie obličiek(ARPKD) [29].Renálnacystové modely ADPKD s použitím nefrónových organoidov boli vytvorené z génovo upravených homozygotných PKD1/2-mutovaných hESC [30]. Tieto modely však nerekapitulovaliobličkovécystické fenotypy pozorované v ADPKD pri použití ADPKD pacientov odvodených alebo génovo upravených heterozygotných PKD1-mutovaných hiPSC. Na rozdiel od toho sme nedávno vygenerovali nefrónové organoidy z heterozygotných a homozygotných pacientov odvodených od ADPKD a génovo upravených
Obr. 3 Modelovanie ADPKD pomocou hiPSC špecifických pre ochorenie. a Schéma ukazujúca výskum modelovania chorôb pre ADPKD. HiPSC špecifické pre chorobu sú odvodené preprogramovaním somatických buniek pacientov s ADPKD alebo génovou úpravou PKD1/2 v hiPSC odvodených od zdravých darcov. Modely chorôb sa vytvárajú diferenciáciou hiPSC špecifických pre ADPKDobličkovétkanív na patologickú analýzu a objavenie liekov. b Reprezentatívne snímky svetlého poľa divokého typu a génovo upraveného PKD1-mutanta odvodeného od hiPSCobličkyorganoidy po 7 dňoch liečby forskolínom. c Kvantifikácia cystických oblastíobličkyorganoidy v (b). Údaje sú reprezentované ako priemer ± SE z troch nezávislých experimentov so štyrmi replikátmi v každom. **s<0.005 and=""><0.001 by="" one-way="" anova="" and="" bonferroni's="" method.="" d="" representative="" bright-feld="" images="" of="" normal="" subject-="" and="" adpkd="" patient-derived="">obličkyorganoidy po 7 dňoch liečby forskolínom. e Reprezentatívne snímky z jasných polí pacientovobličkyorganoidov po 7 dňoch liečby inhibítorom CFTR 172 (100 μM) alebo everolimom (10 μM) v prítomnosti forskolínu. Mierka, 300 μm v (b), (d, vpravo) a (e) a 500 μm v (d, vľavo). Upravené podľa Shimizu et al. [31]
PKD1-mutované hiPSC na reprodukciuobličkovécystové légie na liečbu skolín [31]. Treba poznamenať, že sme to potvrdiliobličkovécysty môžu byť vytvorené zo všetkých troch typov hiPSC (obr. 3b-d). Tieto obličkové cysty reagovali na niektoré lieky, o ktorých je známe, že inhibujú tvorbu cýst pri ADPKD, ako je cicavčí cieľ rapamycínu (mTOR), čo naznačuje, že tieto modely možno použiť na skríning liekových zlúčenín, ktoré zabraňujúobličkovétvorba cysty [31] (obr. 3e). V súčasnosti vytvárame vysokovýkonné systémy chemického skríningu úpravou modelov cysty na objavovanie terapeutických liečiv pre ADPKD.
Riešenie komplikácií ochorení obličiek Hlavné komplikácie spojené s chronickýmochorenie obličiek(CKD) zahŕňajúobličkovéanémia spôsobená nedostatočnou produkciou hematopoetického hormónu erytropoetínu (EPO)obličky. Hociobličkovéanémia bola úspešne liečená prerušovaným podávaním rekombinantných ľudských EPO činidiel, je potrebných viac fyziologických terapií. Vzhľadom na to, že EPO je produkovaný aj pečeňou v embryonálnych štádiách alebo v prípade ťažkej anémie dokonca aj u dospelých, upravili sme predtým opísaný protokol hepatálnej diferenciácie a podarilo sa nám vytvoriť bunky produkujúce EPO z hiPSC (bunky hiPSC-EPO) [32 ] (obr. 4a). Tieto hiPSC-EPO bunky upregulujú produkciu EPO v reakcii na hypoxické stimuly, čo napodobňuje ich in vivo náprotivky (obr. 4b, c). EPO proteín obsiahnutý v kultivačnom supernatante vykazoval účinky podporujúce diferenciáciu na erytroidné línie na základe testu tvorby kolónií s použitím ľudských hematopoetických progenitorov (obr. 4d). Okrem toho sa tieto bunky hiPSC-EPO zlepšiliobličkovéanémia počas 7 mesiacov po transplantácii u myších modelov vyvolaná podávaním adenínu (obr. 4e). Bunky hiPSC-EPO by sa teda mohli použiť na objavenie nových liekov a vývoj bunkových terapií proti renálnej anémii [32].
Bunková terapiaVýskum smerom k bunkovej terapii s použitím embryonálnych buniek odvodených od hiPSCobličkyprogenitorov. V snahe preskúmať ich terapeutický potenciál protiochorenia obličiek, transplantovali sme podobné NPCobličkovéprogenitory generované z hiPSC našou metódou diferenciácie do subkapsuly akútpoškodenie obličiek(AKI) myšacie modely indukované ischémiou/reperfúznym poškodením, pričom sa zistilo, že transplantácia významne potlačila ine (Cre) u hostiteľských myší [33] (obr. 5a). Okrem toho liečba významne zlepšila histologické poškodenia spôsobené AKI, ako je tubulárna nekróza (obr. 5b). Významne sa tiež predišlo intersticiálnej fibróze, ktorá odráža progresiu do chronického ochorenia. Transplantované progenitory zlepšili AKI bez toho, aby boli integrované do hostiteľaobličkytkanivách, čo naznačuje, že parakrinné účinky renotrofných faktorov vylučovaných z hiPSC odvodenýchobličkovéprogenitory sú primárnou príčinou terapeutických výhod. Objasnenie týchto faktorov by prispelo k vývoju bunkovej terapie, ako aj nových liekov proti AKI [33, 34].
Imberti a kol. tiež uvádzali terapeutické výhody bunkovej terapie s použitím hiPSC odvodenejobličkovéprogenitorov proti cisplatinou indukovaným AKI myšacím modelom [35]. Injikovali hiPSC-odvodené NPC podobnéobličkovéprogenitory generované pomocou ich protokolu do myších modelov AKI cez chvostovú žilu. Táto transplantačná terapia tiež výrazne zlepšila AKI, čo dokazujú znížené hladiny BUN a histologické nálezy. Hoci diferenciačné protokoly na generovanieobličkovéprogenitory a modely myší AKI boli odlišné, tieto dve správy prvýkrát ukázali potenciálne terapeutické výhody bunkovej terapie s použitím renálnych progenitorov odvodených od hiPSC naochorenia obličiek.
Záver a perspektíva do budúcnosti Podstatný pokrok vo vytváraní embryíobličkypredchodcovia aobličkytkaniva z hPSC. Pred klinickou aplikáciou však treba prekonať prekážky. Čo sa týka rekonštrukcieobličky, generácia väčšíchobličkytkanivá aobličkovéštruktúry podobné panve a močovodu, do ktorých sa zhromažďujú zberné kanáliky, sa nedosiahli. Okrem toho integrácia odvodená od hiPSCobličkyštruktúry na veľké plavidlá. Bunková terapia s použitím hiPSC odvodenejobličkovéprogenitory by mali byť tiež vyšetrené modelmi CKD. Nakoniec boli pre niektorých vyvinuté modely založené na hiPSCochorenia obličiekvrátane ADPKD a identifikácia kandidátskych liečivých zlúčenín protiochorenia obličiekje očakávaný.
Obr. 4 Diferenciácia buniek produkujúcich EPO a bunkovej terapie protiobličkovéanémia. a Imunofarbenie buniek produkujúcich EPO odvodené od hiPSC (bunky hiPSC-EPO) na EPO (zelená) a AFP (červená). b Analýza časového priebehu expresie EPO mRNA (vľavo) a sekrécie proteínu (vpravo) bunkami hiPSC-EPO kultivovanými za podmienok s nízkym (1 percentom) a normálnym kyslíkom (21 percent). Expresia EPO mRNA a sekrécia proteínu sa analyzovali pomocou qRT-PCR a ELISA, v danom poradí. c Účinky inhibítorov PHD na expresiu mRNA EPO (vľavo) a sekréciu proteínov (vpravo) v bunkách HepG2 a hiPSC-EPO. d Reprezentatívne snímky erytroidnej jednotky tvoriacej burst (BFU-E) indukovanej rekombinantným ľudským EPO (rhEPO; horný) a hiPSC-EPO proteínom (dolný) v klonogénnych testoch hematopoetických progenitorov s použitím polotuhého média na báze metylcelulózy. e Hodnoty hematokritu sa hodnotili až 28 týždňov po transplantácii buniek hiPSC-EPO do adenínom indukovanýchobličkovémyši s anémiou s imunodeficienciou (myši NOD. CB17-Prkdcscid/J). Sivá tieňovaná oblasť označuje normálne rozsahy hematokritu. Mierka, 40 μm v (a) a 200 μm v (d). Upravené podľa Hitomi et al. [32]
Poďakovanie Autor by rád poďakoval všetkým členom CiRA, Kyoto University, najmä Dr. Petrovi Karagiannisovi za kritické prečítanie a prepracovanie rukopisu a pani Misaki Ochiuda za nakreslenie ilustrácií a ospravedlňuje sa autorom, ktorých štúdie nebolo možné citovať z dôvodu priestorové obmedzenia. Výskum autora podporuje Japonská agentúra pre lekársky výskum a vývoj (AMED) prostredníctvom svojho výskumného grantu „Základné centrum pre výskum buniek iPS, technologický vývoj a akceleračný program pre výskum neliečiteľných chorôb s využitím buniek iPS špecifických pre choroby, výskum Sieť centier pre realizáciu regeneratívnej medicíny“.
Dodržiavanie etických noriem
Konflikt záujmovKO je zakladateľom a členom bez platu vedeckých poradných rád spoločnosti iPS Portal, Inc. a zakladateľom a hlavným vedeckým poradcom spoločnosti RegeNephro Co., Ltd.Ľudské a zvieracie právaVšetky experimenty s iPSC boli schválené inštitucionálnymi etickými komisiami a vedené podľa smerníc inštitúcií a Helsinskej deklarácie. Všetky pokusy na zvieratách boli schválené inštitucionálnymi výbormi pre pokusy na zvieratách a boli vykonané v súlade s inštitucionálnymi smernicami.Informovaný súhlasInformovaný súhlas bol získaný od všetkých jednotlivcov, ktorých iPSC boli použité v štúdiách.
Otvorený prístupTento článok je licencovaný na základe Creative Commons Attribution 4.{1}} Medzinárodná licencia, ktorá povoľuje používanie, zdieľanie, adaptáciu, distribúciu a reprodukciu na akomkoľvek médiu alebo formáte, ak uvediete pôvodného autora (autorov) a zdroj, uveďte odkaz na licenciu Creative Commons a uveďte, či boli vykonané zmeny. Obrázky alebo iné materiály tretích strán v tomto článku sú zahrnuté v licencii Creative Commons k článku, pokiaľ nie je v úverovom limite k materiálu uvedené inak. Ak materiál nie je zahrnutý v licencii Creative Commons k článku a vaše zamýšľané použitie nie je povolené zákonnými predpismi alebo prekračuje povolené použitie, budete musieť získať povolenie priamo od držiteľa autorských práv. Ak chcete zobraziť kópiu tejto licencie.
