尿源干细胞在肾脏组织工程和类器官领域的应用2022-04-18 09:12:00
肾脏组织工程和再生医学是使用干细胞治疗肾脏病的另外一条具有发展潜力的道路。ZHANG等首次发现尿源干细胞时,因尿路上皮以及平滑肌相关蛋白在尿源干细胞内表达,认为尿源干细胞具有分化为尿路上皮以及尿路平滑肌的潜力,进而猜测尿源干细胞具有应用于泌尿系统组织工程的能力。随着对于尿源干细胞在组织工程领域研究的深入,研究者们成功在体外诱导出具有屏障功能的尿路上皮细胞和具有收缩功能的平滑肌细胞。CHOI等使用肾系分化培养基诱导尿源干细胞,结果提示诱导分化后的尿源干细胞肾系基因表达水平随分化程度加深而不断提高,且分化后的尿源干细胞表达更高水平的肾系关键标志物。虽然该研究尚未构建成三维肾脏组织结构,但体现了尿源干细胞在肾脏组织工程和类器官领域的潜力。
肾脏类器官可用于构建三维肾脏疾病模型、研究肾脏病治疗药物、进行肾毒性药物筛检,还可为肾脏再生医学提供可能的供体组织。研究表明,肾脏细胞外基质可以在体外条件下诱导、培养尿源干细胞形成三维肾脏类器官,其与对照组肾脏类器官具有相似的组织形态和肾脏特异标志物表达水平。在药物肾毒性筛检方面,尿源干细胞构建的类器官具备与对照组类器官可比的毒性筛查能力。
在另外一项使用肾脏细胞外基质诱导尿源干细胞形成肾脏肾小管类器官的研究中,构建的肾小管类器官具有肾小管样组织结构,且表达近端小管上皮细胞标志物 和足细胞标志物,证明此诱导培养条件可以诱导类器官中的尿源干细胞分化为肾小管上皮细胞和足细胞。在顺铂和丙酮毒性的筛检实验中,肾脏肾小管类器官表达肾损伤标志物(KIM-1、CYP2E1),并产生相应的组织病理学改变。因此,尿源干细胞构建的肾脏肾小管类器官可以作为药物肾毒性的筛检工具。
结合上述研究,尿源干细胞具备干细胞多向分化潜能,相较其他各类间充质干细胞,具备特殊的肾系分化能力,甚至可以诱导,分化为肾脏类器官,进一步证实了尿源干细胞对肾脏病作用的特殊性。关于其来源问题,尿源干细胞可能是具有肾定向分化偏向的间充质细胞,也可能为混合了肾祖细胞与间充质细胞的细胞群。
出自《尿源干细胞及其外泌体治疗肾脏病的作用》作者郭禹君,陆文君,杨书龙。