邁出人造腎臟重要一步

雖說功能齊全的人造腎臟至少還需要幾年時間才可問世，

但科學家在這方面不斷取得的進展著實令人驚喜。

根據2019年的一項研究，美國有超過9.3萬人等待換腎。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度以及高血壓等因素而受損。它們也非常復雜——每個腎臟包含大約100萬個腎單位，這些精密微妙的過濾器可以讓液體和廢物通過，同時保留血細胞、蛋白質和礦物質。

雖說功能齊全的人造腎臟至少還需要幾年時間才可問世，但科學家在這方面不斷取得的進展著實令人驚喜。不久前，來自日本的科學家成功地創建了腎臟中不可或缺（而又常被忽視）的部分，一種被稱為基質的結締組織。

來自日本熊本大學分子胚胎學和遺傳學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）雜志發表了這項成果。通過論文介紹了團隊如何使用小鼠的多能干細胞來制造基質祖細胞。在腎臟發育過程中，有3種細胞扮演著核心角色，基質祖細胞便是其中之一，它們最終發育為基質，即圍繞腎單位和輸尿管的組織。

根據谷川等人的說法，盡管已有其他研究者成功從干細胞創建得到腎單位和輸尿管，但由于缺乏對細胞信號傳導來說至關重要的基質細胞，它們并沒有像在真正的腎臟中那樣完全發揮作用。而此次從小鼠身上提取胚胎干細胞，并通過使用一種化學混合物模擬體內環境，誘導干細胞分化成了腎臟特異性基質細胞。

當他們將基質細胞與腎單位和輸尿管芽細胞（同樣由干細胞產生）結合時，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腎臟特異性結構組成。

該團隊稱，這是迄今為止，在實驗室中從頭開始培養形成的最為復雜的腎臟結構。雖然這項研究在小鼠身上進行，但他們的確用人類的誘導性多能干細胞（iPSC）創造了腎單位祖細胞和輸尿管芽?！拔覀內绻€能將iPSC轉化為基質細胞，應該可以獲得更復雜、更接近人類腎臟的人造器官?！?/p>

無論是生物替代腎臟，即基于人類或動物細胞的“活”腎臟，還是由能模擬生物過程的無機材料制成的人造腎臟，科學家在這兩方面都取得了進展。例如，2020年，美國阿肯色大學的一個化學工程研究團隊使用由鉑制成的多孔網來重建腎單位的離子傳輸功能（離子傳輸是腎單位執行的第二階段過濾）。該團隊認為，合成腎臟最終可能比生物腎臟更有效地運轉，因為對于后者來說，如果沒有控制真實器官的物理和激素信號，它們就難以復制真實腎臟的功能。

你可能已經聽說了全球首位接受轉基因豬心臟移植患者去世的消息。實際上他在手術幾周后情況依然穩定。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，研究團隊必須事先對供體豬的DNA進行基因編輯，限制心臟生長，以防止患者產生免疫反應。

在基因編輯的動物身上“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議。

科學界將繼續努力推進這些不同形式的體外人體器官創建工作。一個重要環節可能在于，將不同團隊取得的許多進展拼合起來，讓各個團隊更清楚地理解人類的身體和器官到底有多復雜。

西中村龍一博士對基于細胞的人造腎臟持樂觀態度?！拔覀儸F在正努力構建功能齊全的腎臟，也希望以其為模型來篩選針對各種疾病的藥物，而長遠的目標則是將它們用于人體移植。”

資料來源 singularityhub.com