要将PSC诱导分化为肾脏类器官，首先要熟悉胚胎肾的发育过程，通过在体外模拟胚胎肾发育的信号通路和转录因子的表达，控制PSC分化为肾系细胞继而形成肾脏类器官。在哺乳动物的早期肾发育中，控制ESC向肾脏细胞发育的主要信号通路是经典Wnt通路。ESC首先通过 Wnt通路，辅以骨形态发生蛋白信号调控分化形成原条细胞，主要转录因子为Wnt3a和Bmp4。原条细胞的主要标志为T，T是Wnt3a的靶基因，Wnt3a 的激活会促进ESC向原条细胞分化。在Wnt与Bmp信号的持续作用下，原条继续发育形成中胚层，最早期标志为Osr1。根据解剖结构，中胚层可划分为轴旁中胚层、侧板中胚层和中间中胚层，中间中胚层主要参与肾脏形成。与其他器官的发育过程不同，胚胎肾的发育分为3个阶段：前肾、中肾和后肾，只有肾管和后肾间质最终形成肾脏。
 

随着对胚胎肾发育的深入了解，对MM发育也有更精确的认识。2014年，Taguchi等验证了一个新的想法：肾管由前中间中胚层发育而成，随后向后中间中胚层延伸形成输尿管芽并最终发育为集合管，而 MM 是直接源自后中间中胚层，在输尿管芽的协同发育下形成肾单元。Hoxd11 基因为后中间中胚层分化为MM的关键基因，缺乏Hoxd11基因将无法形成肾单元。在原条中，Wnt3a上调Hoxd11的表达，使原条细胞向后中间中胚层细胞分化；随后Wnt信号减弱，促使后中间中胚层细胞发育形成 MM 细胞。ESC分化为MM细胞后，胚胎肾进入发育后期。
 

早期研究认为Cited1是肾单元前体细胞的标志，但是Kobayashi等研究表明，早在Cited1激活前，Six2就已有表达，开始推动肾单元的形成，因此Six2才是在胚胎肾发育中肾单元前体细胞的标志，是 MM 细胞中最重要的转录因子。带有Six2。SSB可分为近端、中端和远端，近端 SSB主要发育为肾小球、足细胞和近端肾小管上皮；中端SSB主要发育为髓袢，远端 SSB 主要发育为远端肾小管。胚胎肾的发育主要是通过经典Wnt/GS3Kβ信号调控肾单元的形成。后续的研究表明，在Wnt信号通路的下游，Notch信号通路介导 NPC 分化为肾上皮细胞，并参与肾单元的节段化形成。
 

标志的细胞有一定的自我更新能力，缺乏Six2细胞的胚胎肾无法正常发育。在Six2出现后，MM细胞在 Wnt9b及其下游信号Wnt4的刺激下由间质细胞转化为上皮细胞，形成帽间质，CM细胞围绕着输尿管尖端生长，相互作用形成肾单元。在Wnt4信号的作用下，CM聚集形成管状聚集前体，随后在成纤维细胞生长因子与低水平的Wnt信号共同作用下，继续发育并极化形成肾泡。RV形成后逐渐与输尿管尖端融合并逐渐增殖和分割，随着时间推移逐步形成逗号形体和S形成。
 

出自《多能干细胞诱导分化为肾脏类器官的研究进展与挑战》作者刘艺霖, 吴志鹏,邱江。