Επανάσταση στην κατασκευή λειτουργικών συνθετικών νεφρών μέσω assembloids
Μια ερευνητική ομάδα από το USC Stem Cell έχει σημειώσει σημαντική πρόοδο στην προσπάθεια κατασκευής συνθετικών νεφρών για ποντίκια και ανθρώπους. Σε μια νέα δημοσίευση στο περιοδικό Cell Stem Cell, οι επιστήμονες περιγράφουν τη δημιουργία πιο ώριμων και σύνθετων δομών νεφρών που αναπτύσσονται στο εργαστήριο, γνωστές ως organoids, από ποτέ άλλοτε.
Μια επαναστατική προσέγγιση στη μελέτη νεφρικών παθήσεων
Αυτή η επαναστατική μέθοδος προσφέρει ένα νέο εργαλείο για τη δημιουργία πιο ακριβών μοντέλων μελέτης νεφρικών παθήσεων, οι οποίες πλήττουν έναν στους επτά ενήλικες. Επιπλέον, αποτελεί ορόσημο προς τον μακροπρόθεσμο στόχο της κατασκευής ενός λειτουργικού συνθετικού νεφρού για περισσότερους από 100.000 ασθενείς στις Ηνωμένες Πολιτείες που περιμένουν μεταμόσχευση, η οποία είναι η μόνη θεραπεία για την τελικού σταδίου νεφρική νόσο.
Η διαδικασία δημιουργίας assembloids
Η ομάδα, υπό την καθοδήγηση των πρώτων συγγραφέων Biao Huang, Pedro Medina και Zipeng Zeng από το Li Lab, καθώς και του Jincan He από το Πανεπιστήμιο Tongji στη Σαγκάη, έχει συνδυάσει επιτυχώς τα συστατικά των νεφρών και των συλλεκτικών σωλήνων για να παράγει αυτό που ονομάζουν “assembloids”.
Αρχικά, οι επιστήμονες βελτίωσαν τις συνθήκες ανάπτυξης των assembloids ποντικών και ανθρώπων στο εργαστήριο. Στη συνέχεια, μεταμόσχευσαν αυτά τα assembloids σε ζωντανά ποντίκια, όπου ωρίμασαν περαιτέρω, αναπτύσσοντας μεγαλύτερα μεγέθη και αναπτύσσοντας συνδετικό ιστό και αιμοφόρα αγγεία.
«Ωριμάζοντας τα assembloids στο φυσικό περιβάλλον του σώματος, αξιοποιήσαμε την ικανότητα των φυσικών κυττάρων προγονέων των νεφρών να αυτοσυναρμολογούνται», δήλωσε ο Li. «Πιστεύουμε ότι αυτό θα είναι το κλειδί για την επιτυχία στην πολύπλοκη προσπάθεια κατασκευής λειτουργικών συνθετικών νεφρών».
Τα assembloids και των δύο τύπων, ποντικών και ανθρώπων, παρουσίασαν νεφρικές λειτουργίες, όπως είναι η διήθηση του αίματος, η απορρόφηση πρωτεϊνών όπως η αλβουμίνη, η ικανότητα έκκρισης ορμονών των νεφρών και πρώιμα σημάδια παραγωγής ούρων.
Ενώ τα προηγούμενα νεφρικά organoids ωρίμαζαν μόνο σε εμβρυακό στάδιο, τα assembloids ποντικών πέτυχαν το ίδιο επίπεδο ωριμότητας με ένα νεφρό νεογέννητου ποντικού, με βάση τη δραστηριότητα γονιδίων και άλλες παραμέτρους. Τα ανθρώπινα assembloids επίσης ωρίμασαν πέρα από το εμβρυακό στάδιο, αν και το ακριβές επίπεδο ωριμότητάς τους δεν μπορούσε να προσδιοριστεί λόγω της έλλειψης διαθέσιμων δειγμάτων νεφρών νεογέννητων ανθρώπων.
Η μελέτη παρέχει επίσης μια απόδειξη της έννοιας ότι τα assembloids μπορούν να χρησιμεύσουν ως υψηλής πιστότητας μοντέλα για τη μελέτη σύνθετων ανθρώπινων νεφρικών παθήσεων. Ως παράδειγμα, οι επιστήμονες ανέπτυξαν ανθρώπινα assembloids από κύτταρα με μια μοναδική γενετική αλλαγή – την απώλεια του λειτουργικού γονιδίου PKD2 – που προκαλεί την αυτοσωματική κυρίαρχη πολυκυστική νεφρική νόσο, μια γενετική κατάσταση όπου τα νεφρά αναπτύσσουν πολλαπλές μεγάλες κύστες που επηρεάζουν τη λειτουργία τους. Αυτά τα πάσχοντα assembloids αναπτύχθηκαν σε μεγάλες ανθρώπινες κύστες νεφρών σε ζωντανά ποντίκια και παρουσίασαν σύνθετα χαρακτηριστικά της νόσου, όπως φλεγμονή και ίνωση, που δεν μπορούσαν να μοντελοποιηθούν προηγουμένως.
«Η μελέτη μας παρέχει ένα ισχυρό νέο εργαλείο για τη μελέτη μιας ευρείας γκάμας σύνθετων νεφρικών παθήσεων», δήλωσε ο Li, «καθώς και μια ισχυρή βάση για την κατασκευή λειτουργικών συνθετικών νεφρών ως σωτήρια επιλογή για τους ασθενείς που τα χρειάζονται».
