IPSC רפואה רגנרטיבית מבוססת טכנולוגיה למחלות כליות
Feb 23, 2022
מופשטעם מעט טיפולים מרפאים עבורמחלות כליותתשומת לב גוברת הוקדשה לרפואה רגנרטיבית כאופציה טיפולית חדשה., ההתקדמות האחרונה בכליההתחדשות באמצעות תאי גזע פלוריפוטנטיים הנגרמים על ידי האדם (hiPSCs) ראויה לציון. מבוסס על הידע שלכליהפיתוח, ההפרשה המכוונת של hiPSCs לשני עובריםכליההוקמו אבות, תאי אב נפרוניים (NPCs) וניצן שופכן (UB), המאפשרים יצירת נפרון ואיסוף אורגנואידים של צינורות. יתר על כן, אנושיכליהרקמות יכולות להיווצר מאבות אלה שמקורם ב- hiPSC, שבהם גלומרולי שמקורו ב- NPC ו-כליותצינוריות ותעלות איסוף שמקורן ב- UB מחוברות זו לזו. המושרהכליהרקמות עוברות כלי דם נוספים כאשר הן מושתלות בעכברים חיסוניים. בנוסף לכליהשחזור לשימוש בהשתלה, הוכח כי טיפול בתאים באמצעות NPCs שמקורם ב- hiPSC ameliorates חריףפגיעה בכליות(AKI) בעכברים. מודלים של מחלות ומחקרים לגילוי תרופות באמצעות hiPSCs של מחלות-specifc נערכו גם הם במרץ עבור בלתי פתירכליההפרעות, כגון פוליציסטיקה אוטוזומלית דומיננטיתמחלת כליות(ADPKD). בניסיון לטפל בסיבוכים הקשוריםמחלות כליותתאים המייצרים אריתרופואיטין (EPO) שמקורם ב-hiPSC נוצרו בהצלחה כדי לגלות תרופות ולפתח טיפול בתאים עבור,כליותאנמיה. סקירה זו מסכמת את המצב הנוכחי ואת נקודות המבט העתידיות של הביולוגיה ההתפתחותית שלכליהורפואה רגנרטיבית מבוססת טכנולוגיית iPSC עבורמחלות כליות.
מילות מפתח:iPSC; התחדשות כליות; תא אבות נפרון; ניצן שופכן; טיפול בתאים; מודלים של מחלות, כליות, כליות.
מבוא מחלות כליותלגרום לבעיות רפואיות עצומות ולנטל כלכלי ברחבי העולם, אך ישנם מעט טיפולים מרפאים למעטכליותהשתלה, אשר נפגעת על ידי מחסור חמור באיברים תורמים [1]. פתרון אחד הוא פיתוח אסטרטגיה לרפואה רגנרטיבית באמצעות תאי גזע פלוריפוטנטיים אנושיים (hPSCs), כגון תאי גזע עובריים (hESCs) ותאי גזע פלוריפוטנטיים מושרים (hiPSCs) [2]. בגלל הפוטנציאל שלהם להתרבות ולהתפשט לכל סוג תא בגוף כוללכליותתאים, hPSCs צפויים לשמש כמקור תאי לרפואה רגנרטיבית, כגוןכליהשחזור וטיפול בתאים. בנוסף, ניתן להשתמש ב-hPSCs בעלי נטייה גנטית לגרום למחלת ה-specifc כדי לפתח מודלים לניתוח פתולוגי וגילוי תרופות, שבהם סוגי התאים הפגועים המופרשים מה-hPSCs משחזרים את פנוטיפים של המחלה במבחנה [2]. במאמר זה אני מסכם את ההתקדמות האחרונה בכליהמחקר התחדשות המבוסס על ביולוגיה התפתחותית ומתאר פרספקטיבות עתידיות של רפואה רגנרטיבית ומודלים של מחלות עבורמחלות כליות.
מפתחי כליותt כליהנגזר משכבת נבט עוברית מוקדמת, מזודרם ביניים (IM) [3] (איור 1a). אצל בעלי חוליות, IM מוליד ברצף שלושההכליותפרונפרוס, מזונפרוס ומטאנפרוס (איור 1b). מזונפרוס הוא המבוגרכליהשל fsh ודו-חיים, בעוד שמטאנפרוס הוא הבוגרכליהשל זוחלים, ציפורים ויונקים. בעוד ששלושת אלההכליותדומים בכך שהם מורכבים מנפרונים, יחידה פונקציונלית שלכליהמספר הנפרונים שלהם דיפרים., יונק בוגרכליהמטאנפרוס
איור 1 הבחנה מכוונת שלכליהתאי שושלת. a-c רישומים סכמטיים המראים ספקולציה של מזודרם (a), היווצרות של שלושההכליות(ב) והתפתחות מטאנפרוס (ג). IM: מזודרם ביניים; מ"מ: מזנכים מטאנפריים; UB: ניצן השופכה. d חיסון של תאי אב נפרון שמקורם ב-hiPSC (NPCs) עבור OSR1, SIX2 ו-HOXD11. e חיסון של אורגנואיד נפרון שנוצר מ-NPCs שמקורם ב-hiPSC לאחר 10 ימים של תרבית פנים בין-פנים בין-אוויר-נוזל. PODXL: Podocalyxin (סמן פודוציטים; לבן); LTL: לוטוס טטרגונולובוס לקטין (סמן צינורית פרוקסימלית; אדום); CDH1: CADHERIN 1 (סמן צינורית דיסטלית; ירוק). f, g חיסון של תאי IM קדמיים עבור OSR1 (ירוק) ו- GATA3 (אדום; f) וצבירת תאי צינור נפרי עבור E-CADHERIN (ירוק), GATA3 (אדום) וגרעינים (כחול; g). h שינוי מורפולוגי במהלך שחזור של אורגנואידים מסתעפים של iUB במשך 7 ימים. i חיסון של אורגנואיד iUB עבור RET (ירוק), CK8 (אדום) ו- PAX2 (כחול). j צביעה כחולה של טולואידין של אורגנואיד iUB המציגה לומן צינורי. k תמונות ברייט-פלד (משמאל) וחיסון (אמצע וימין) של איסוף מבנים צינוריים דמויי צינורות שמקורם באורגנואיד iUB עבור FOXA1 (לבן), AQP2 (אדום) ו-GATA3 (ירוק). סרגלי קנה מידה, 100 מיקרומטר. (ד) ו-(ה) מותאמים מ-Tsujimoto et al. [12], (f) ו-(g)–(k) מותאמים מ-Mae et al. [14, 15], בהתאמה נוצר על ידי אינטראקציה הדדית בין שתי רקמות עובריות IMderived, המזנכים המזנכיים המטאנפריים (MM) וניצן השופכן (UB; איור 1c). MM מוליד את הנפרונים ואת interstitium של מבוגריםהכליותבעוד ש-UB מרחיב את דרכי השתן התחתונות מצינורות האיסוף לחלק משלפוחית השתן [3]., על ידי יצירת בדיקה קלנוגנית חדשנית, אנו במשך הזמן ה-frst הראינו כי MM מכיל תאי אב רב-תכליתיים שיכולים להתפצל לסוגי תאים אפיתליאליים מרובים המרכיבים נפרונים, כגון פודוציטים גלומרולריים וכליותאפיתליה צינורית [4]. מאוחר יותר, ניסויי מעקב אחר שושלת גילו כי אבות אבות אלה מסומנים על ידי גורם השעתוק Six2 [5]. אבות אבות אלה נקראים כיום תאי אב נפרון (NPCs). Taguchi et al. הראה כי IM מחולק לתחומים קדמיים ואחוריים, אשר יוצרים UB ו-MM, בהתאמה [6]. על סמך ההסתייגויות האלה שלכליהפיתוח, מאמצים נמרצים בוצעו כדי להתחדשכליהתאי שושלת מ- hPSCs.
הפרדת תפרנציה מכוונת של hPSCs לשושלות כליות כצעד frst להבדלה ישירה של hiPSCs לתוךכליהשושלות על ידי חיקויכליהפיתוח, הקבוצה שלנו התמקדה ביצירת תאי IM ויצרה קווי hiPSC מדווחים עבור גן OSR1, סמן specifc עבור IM [7], על ידי עריכת גנים [8]. באמצעות מערכת הערכה כמותית וקווי hiPSC של הכתב, פיתחנו פרוטוקול דיפרנציאציה בעל השפעה גבוהה שמשרה hiPSCs לתאי IM המבטאים OSR1. תאי IM מושרים אלה הראו את הפוטנציאל ההתפתחותי להתפשט עוד יותר לסוגי תאי כליה בוגרים, כגון פודוציטים גלומרולריים וכליותתאי צינורית, במבחנה ויוצרים מבנים צינוריים תלת-ממדיים (תלת-ממדיים) על-ידי קו-קולטורה עם תאים מטאנפריים של עכברים [8, 9].
Taguchi et al. עבור זמן frst פיתחו שיטות התמיינות סלקטיבית כדי לגרום NPCs באמצעות IM אחורי משני ESCs עכבר (mESCs) ו hiPSCs וגם יצרו אורגנואידים נפרון המכילים גלומרולי וכליותצינוריות במבחנה מה-NPCs המושרים [6]. Takasato et al. דיווחו על הדור שלכליהאורגנואידים שהכילו מספר רבכליותסוגי תאים, כגון גלומרולי,כליותצינוריות, תעלות איסוף, תאים סטרומליים ותאי כלי דם [10]. על-ידי פיתוח מערכת תרביות דו-ממדית, Morizane et al. יצרו באופן מפתיע NPCs מ-hiPSCs ולאחר מכן אורגנואידים של נפרון מה-NPCs [11]. לאחרונה, הקבוצה שלנו פיתחה שיטת דיפרנטיזציה מדורגת כדי לגרום ל-hiPSCs לתוך NPCs עם פוטנציאל דיפרנטיזציה ליצירת אורגנואידים נפרוניים [12] (איור 1d, e). שיטת ההפרשה שלנו, המורכבת מ-6 שלבים, משחזרת בצורה הדוקה יותר את התהליך ההתפתחותי הטבעי של NPCs מאשר את השיטות המדווחות על ידי Takasato et al. ו-Morizane et al. [10, 11] ומייצרת באופן הדוק יותר את ה-NPCs בתבנית דיפרנטיזציה דו-ממדית מאשר את השיטה של Taguchi et al. המשתמשת בתרבות תלת-ממדית [6].
בנוגע להבדלה מכוונת של שושלות UB, טאגוצ'י ונישינאקאמורה החליפו mESCs ו-hiPSCs דרך IM קדמי וצינור נפרי (ND) למבנים דמויי UB [13]. עם זאת, יעילות האינדוקציה של אפיתליה ND הייתה נמוכה, והטיהור של תאי ND על ידי ציטומטריה fow נדרש לניתוחים הבאים. פיתחנו שיטת דיפרנטיזציה דו-ממדית יותר שמייצרת אפיתליה ND מ-hiPSCs דרך IM קדמי וכוללת שלבי דיפרנטיזציה מאוחרים יותר ללא טיהור [14] (איור 1f, g). תאי ה-ND המושרים יצרו מבנים דמויי UB עם קצה RET (+) ותחומי גזע CK8(+) בתרבית תלת-ממדית. עם זאת, המבנים דמויי ה-UB שנוצרו על ידי שתי הקבוצות הראו פוטנציאל הסתעפות מוגבל. לאחרונה, על ידי שינוי שיטת ההבחנה של UB שלנו, יצרנו בהצלחה אורגנואידים מושרים של UB (iUB) בעלי קוטביות אפיתל, לומנים צינוריים ומורפוגנזה מסתעפת חוזרת ונשנית [15] (איור 1h–j). יתר על כן, הצלחנו לגרום לאורגנואידים אלה של iUB להתפצל לאיסוף אורגנואידים של צינורות המתאימים לעמיתיהם in vivo בשבוע ההריון 7 עוברים אנושיים (איור 1k).
התפשטות של אבות הכליותכדי לספק כמות עצומה שלכליותתאים למחקר בסיסי וקליני, שיטות תרבית הרחבה במבחנה לעובריםכליהאבות אבות נחקרו. Brown et al. ו- Tanigawa et al. דיווחו על הרחבת מבחנה של NPCs שהוסרו מעוברי עכברים [16, 17]. Li et al. NPCs מורחבים ומתוחזקים שמקורם הן בעוברים של עכברים והן מעוברים אנושיים במבחנה במשך זמן רב באמצעות תרבית צבירה של תאים תלת-ממדיים במשך 17 ו-7 חודשים, בהתאמה, בהתאמה [18]. הקבוצה גם הרחיבה את ה-NPCs שהופרשו מ-hiPSCs במבחנה למשך חודשיים תוך שימוש באותן שיטות. למרות שכל שלוש השיטות הללו משתמשות בחלבון מורפוגנטי של העצם (BMP) 7, תפקידו של BMP7 בהרחבת NPC עדיין אינו ידוע. על ידי בדיקת תרכובות כימיות, איתרנו מעכב JAK3, TCS21311, כתחליף ל-BMP7 בתרבית ההתפשטות שפותחה על ידי Li et al. [18] וחשפנו תפקיד מעכב חדש של BMP7 ב-JAK3-STAT3 המאותת על התפשטות NPC [19]. יתר על כן, התוספת של TCS21311 לתרבית ההתפשטות שיפרה את קצב ההתפשטות של NPCs שמקורם בעוברים של עכברים ושל NPCs שמקורם ב-hiPSC. לאחרונה, פיתחנו תרבית התפשטות עבור תאי UB שמקורם ב-hiPSC, שבה תאים בודדים מנותקים מאורגנואידים של iUB מתרבים ויוצרים מושבות המבטאות סמני קצה UB [15]. מושבות קצה אלה יכולות לשחזר אורגנואידים של iUB עם פוטנציאל הסתעפות חוזר ונשנה, וניתן לחזור על תהליך שחזור זה לפחות שלוש פעמים.
איור 2 שחזור שלכליהמבנים. a סכמטי המציג את הדור של מבני pronephros מכובע בעלי חיים של עוברי קסנופוס. b–d הר שלם (b) ומקטע תמונות אימונוסטיות כפולות (c, d) של שלב 42 שווה ערך Xenopus explant (b, c) וזחל שלב 40 (d) באמצעות נוגדן צינורית-ספקטיק נוטה (3G8, אדום) ונוגדן צינור-ספקטיפק נוטה (4A6, כחול). e סכמטית המציגה את השחזור במבחנה שלכליהמבנים מ- hiPSCs. f חיסון משולש של היום ה-20כליהאורגנואידים לסמנים של פודוציטים (PODXL), צינוריות פרוקסימליות (LTL) וצינוריות דיסטליות ותעלות איסוף (CDH1; משמאל), ול-PODXL ולסמנים של צינוריות דיסטליות ותעלות איסוף (AVPR2) ותעלות קולטציה בלבד (CALB1; מימין). שים לב שאותות CDH1 חלשים נמצאו גם בחלקים של הצינוריות הפרוקסימליות LTL+ בחלונית השמאלית. g סכמטי המציג את שחזור in vivo שלכליהמבנים מ- hiPSCs. h תמונת פאר תחתונה המציגה מארח שלםכליהו-hiPSC נגזרכליהשתל (ירוק) לאחר רודמין B-מצומד dextran מתן דרך וריד הזנב של עכבר המארח. i תמונה מיקרוסקופית מולטי-פוטון תוך-ורידית לאחר הזרקת וריד זנב של דקסטרן מצומד ברודמין B המציגה את כלי השיט של לומן של עכברים מארחים חודרים לתוך המבנה דמוי הגלומרולוס שמקורו ב-hiPSC (ירוק). סרגלי קנה מידה, 100 מיקרומטר ב-(b)–(d) ו-(f), 500 מיקרומטר ב-(h) ו-40 מיקרומטר ב-(i). (b)–(d) ו-(e)–(i) מותאמים מ-Osafune et al. [22] ו-Tsujimoto et al. [12], בהתאמה [22]
שחזור כליות עבודות מוקדמות יותר לשחזורכליהמבנים השתמשו באזור האקטודרם המשוער של ביציות מופרות דו-חיים, הנקראות כובע בעלי חיים, שהוא מסת תאים רב-תכליתית (איור 2a). Moriya et al. דיווחו כי טיפול קומבינטורי עם אקטיווין A וחומצה רטינואית (RA) גרם לתקרה של בעלי חיים להפוך לצינוריות פרונפריות במבחנה [20]. ברנן ואחרים הראו כי גלומוס נוטה הושרה גם בגולמוסים [21]. הראינו שהגולשים המושרים הכילו צינורות פרונפריים, ושניתן לחדש רקמות פרונפריות מתאים רב-פוטנטיים דו-חיים במבחנה [22] (איור 2b–d). למרות מערכת ההתחדשות במבחנה לנטייההכליותלא ניתן לתרגם ישירות למחקר קליני, זה יכול לשמש כמערכת פשוטה ושימושית ללימודכליההתפתחות.בנוסף ליצירת אורגנואידים של נפרונים מ-NPCs שמקורם ב-mESC ו-hPSC ואיסוף אורגנואידים של צינורות מתאי UB שמקורם ב-hPSC, כפי שתואר לעיל, Taguchi et al. יצרו עכבריםכליהאורגנואידים על ידי שילוב של NPCs ו-UBs שמקורם ב-mESC ואבות אינטרסטיציאליים שהוסרו מעוברי עכברים, המכילים גלומרולי,כליותצינוריות ותעלות איסוף [13]. יצרנו בני אדםכליהאורגנואידים במבחנה על ידי תרבות משותפת של NPCs ותאי UB שהושרו בנפרד מ- hiPSCs ושבהם גלומרולי שמקורו ב- NPC ו-כליותצינוריות ותעלות איסוף UBderived מחוברות זו לזו [12] (איור 2e, f). כאשר מושתלים בכליותמרחב תת-קפסולרי של עכברים חיסוניים, אלה שמקורם ב-hiPSCכליהאורגנואידים המשולבים בכלי הדם של העכברים המארחים (איור 2g–i).
לגבי ההתחדשות שלכליהנחקרו איברים בעלי דרכי שתן, שיטות המשתמשות בגוף חיות הניסוי, כגון השלמה בין-מינית של בלסטוציסט [23] ושיטת נישה אורגנוגנית [24]. Goto et al. הזריקו mESCs מסוג בר לתוך הבלסטוציסטים של חולדות Sall1(−/−) אנאפריות והצליחו ליצור עכברים בין-ספציפייםהכליותבחולדה המארחת [23]. Fujimoto et al. פיתחו שיטת השתלת תאים שבאמצעותה הושתלו NPCs שמקורם ב-hiPSCכליהאזור פיתוח (כלומר נישה אורגנוגנית) של עוברי עכברים ברחם, שבו ה-NPCs המושתלים והמארחים תרמו יחד למזנכים של כובע כימרי, שהיה מחובר לעכבר המארח UB [24]. עם זאת, בעוד MM נגזר גלומרולי ורנהl tubule נגזרו מ-PSCs או NPCs שהוזרקו, סוגי התאים המרכיבים את הכליות הנותרים, כגון צינורות איסוף שמקורם ב-UB ותאי דרכי השתן וכלי הדם התחתונים, היו מבעלי החיים המארחים בשתי אסטרטגיות אלה.
מודלים של מחלותטכנולוגיית iPSC אפשרה ליצור מודלים של מחלות חוץ גופיות, שבהן hiPSCs ספקולטיביים של מחלות שמקורם בתאים סומטיים של חולים או על ידי עריכת הגנים הסיבתיים ב-hiPSCs שמקורם בתורמים בריאים מופרשים לסוגי התאים הפצועים כדי לחקות את פנוטיפים של המחלה [2] (איור 3a). עבודה קודמת של פרידמן ואחרים יצרה hiPSCs מחולים עם פוליציסטיקה אוטוזומלית דומיננטיתמחלת כליות(ADPKD), הנגרם על ידי מוטציות בגן PKD1, ומצא כי hiPSCs והתאים המובדלים שלהם הראו ויסות מופחת של פוליציסטין 2, מה שמבהיר מנגנון חדשני שבו פוליציסטין 1 המקודד על ידי גן PKD1 מווסת את הביטוי של פוליציסטין 2 [25]. הקבוצה שלנו יצרה hiPSCs מחולי ADPKD, כולל כאלה שהסתבכו עם מפרצות תוך גולגולתיות, והתחננה שתאי כלי הדם שהתפצלו מה-hiPSCs הראו שינוי בטיפול בסידן תוך-תאי ובביטוי של גנים חוץ-תאיים הקשורים למטריצה, בהתאם לתאי כלי הדם של מודלים של עכברי ADPKD וכליותתאי ציסטה המתקבלים מחולי ADPKD [26].
ההתקדמות האחרונה ביצירת אורגנואידים נפרוניים מ- hiPSCs אפשרה את המידול שלכליההפרעות, כגון נפרונופתיזה [27], תסמונת נפרוטית מולדת [28] ופוליציסטיקה אוטוזומלית רצסיביתמחלת כליות(ARPKD) [29].כליותמודלים של ציסטה של ADPKD באמצעות אורגנואידים נפרוניים נוצרו מ-PKD1/2-מוטציה הומוזיגוטית שעברה עריכה גנטית [30]. עם זאת, מודלים אלה לא סיכמו אתכליותפנוטיפים של ציסטה הנראים ב-ADPKD כאשר משתמשים ב-ADPKD שמקורם בחולה או ב-HiPSCs מוטנטיים מסוג PKD1 שעברו עריכה גנטית. לעומת זאת, לאחרונה יצרנו אורגנואידים נפרוניים הן ממטופלי ADPKD שמקורם בחולה ADPKD והן מהטרוזיגוס שעברו עריכה גנטית והומוזיגוס
איור 3 מידול ADPKD באמצעות hiPSCs ספקולטיביים של מחלות. a סכמטי המציג מחקר מידול מחלות עבור ADPKD. hiPSCs specifc של מחלות נגזרות על ידי תכנות מחדש של התאים הסומאטיים של חולי ADPKD או עריכת גנים PKD1/2 ב- hiPSCs שמקורם בתורמים בריאים. מודלים של מחלות נוצרים על ידי הפרדת ה-HIPSCs של ADPKD-specifc לתוךכליותרקמות לניתוח פתולוגי וגילוי תרופות. b תמונות מייצגות של פלד בהיר של תמונות מסוג פראי ו-PKD1-מוטציה hiPSC הנגזרת מ-PKD1-מוטציהכליהאורגנואידים לאחר 7 ימים של טיפול פורסקולין. c כימות של האזורים הציסטיים שלכליהאורגנואידים ב-(ב). הנתונים מיוצגים כממוצע±SE משלושה ניסויים בלתי תלויים עם ארבעה שכפולים בכל אחד מהם. **פ<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="">כליהאורגנואידים לאחר 7 ימים של טיפול פורסקולין. e ייצוג תמונות של פלד בהיר של מטופלים שמקורםכליהאורגנואידים לאחר 7 ימי טיפול עם מעכב CFTR 172 (100 μM) או everolimus (10 μM) בנוכחות פורסקולין. סרגלי קנה מידה, 300 מיקרומטר ב- (b), (d, מימין) ו- (e) ו- 500 מיקרומטר ב- (d, משמאל). מעובד מתוך שימיזו ואחרים [31]
HiPSCs מוטנטיים PKD1 להתרבותכליותלגיונות ציסטה על ידי טיפול בסקולין [31]. יש לציין כיכליותניתן ליצור ציסטות מכל שלושת סוגי ה-hiPSC (איור 3b-d). ציסטות כלייתיות אלה הגיבו לכמה תרופות הידועות כמעכבות היווצרות ציסטות ב- ADPKD, כגון יעד יונקים של רפמיצין (mTOR), מה שמצביע על כך שניתן להשתמש במודלים אלה כדי לסנן תרכובות תרופות המונעות תרכובות תרופות המונעותכליותהיווצרות ציסטה [31] (איור 3e). בימים אלה אנו מקימים מערכות סינון כימיות בעלות תפוקה גבוהה על ידי שינוי מודלים של ציסטות לגילוי תרופות טיפוליות עבור ADPKD.
טיפול בסיבוכים של מחלות כליות הסיבוכים העיקריים הקשורים לכרונימחלת כליות(CKD) כוללכליותאנמיה הנגרמת על ידי ייצור insufcient של ההורמון המטופויאטי אריתרופואיטין (EPO) על ידיהכליות. אמנםכליותאנמיה טופלה בהצלחה על ידי הממשל לסירוגין של סוכני EPO אנושיים רקומביננטיים, נדרשים טיפולים פיזיולוגיים נוספים. בהתחשב בכך ש-EPO מיוצר גם על ידי הכבד בשלבים עובריים או במקרה של אנמיה חמורה אפילו אצל מבוגרים, פיתחנו פרוטוקול פיזור כבד שדווח בעבר והצלחנו לייצר תאים המייצרים EPO מ-hiPSCs (תאי hiPSC-EPO) [32] (איור 4a). תאי hiPSC-EPO אלה מווסתים את ייצור ה-EPO בתגובה לגירויים היפוקסיים, המחקים את עמיתיהם ה-in vivo (איור 4b, c). חלבון ה-EPO הכלול בתרבית supernatant הראה efects מקדמי דיפרנציה על שושלות אריתרואידיות המבוססות על בדיקה יוצרת מושבה באמצעות אבות המטופויאטיים אנושיים (איור 4d). יתר על כן, תאי hiPSC-EPO אלה התחזקוכליותאנמיה במשך 7 חודשים לאחר ההשתלה במודלים של עכברים המושרה על ידי מתן אדנין (איור 4e). לפיכך, תאי hiPSC-EPO יכולים לשמש לגילוי תרופות חדשניות ולפיתוח טיפולים תאיים נגד אנמיה כלייתית [32].
טיפול בתאיםמחקר לקראת טיפול בתאים באמצעות עוברי שמקורו ב-HiPSCכליהאבות הקדמונים בוצעו. בניסיון לבחון את הפוטנציאל הטיפולי שלהם מולמחלות כליותהשתלנו דמוי NPC,כליותאבות שנוצרו מ- hiPSCs בשיטת ההבחנה שלנו לתוך תת-המעטפת של חריפהפגיעה בכליות(AKI) מודלים של עכברים המושרים על ידי פגיעה באיסכמיה/רפרפוזיה, ומצאו שההשתלה דיכאה באופן משמעותי את ה-ine (Cre) בעכברים המארחים [33] (איור 5a). יתר על כן, הטיפול הפחית באופן משמעותי את הנזקים ההיסטולוגיים שנגרמו על ידי AKI, כגון נמק צינורי (איור 5b). יש לציין כי גם פיברוזיס אינטרסטיציאלי, המשקף את ההתקדמות למחלות כרוניות, נמנע באופן משמעותי. האבות המושתלים שיפרו את ה-AKI מבלי להשתלב במארחכליהרקמות, המציין כי השפעות paracrine על ידי גורמים renotrophic המופרשים מן hiPSC נגזרכליותאבות הם הגורם העיקרי ליתרונות הטיפוליים. הבהרת גורמים אלה תתרום לפיתוח טיפול בתאים, כמו גם לתרופות חדשניות נגד AKI [33, 34].
Imberti et al. דיווחו גם על נדבות טיפוליות של טיפול תאי באמצעות hiPSC שמקורו ב- hiPSCכליותאבות נגד מודלים של עכברי AKI המושרים על ידי ציספלטין [35]. הם הזריקו דמוי NPC שמקורו ב-hiPSCכליותאבות שנוצרו עם הפרוטוקול שלהם לתוך מודלים של עכבר AKI דרך וריד הזנב. טיפול השתלות זה גם מסמל באופן משמעותי את ה-AKI, כפי שמעידים ירידה ברמות ה-BUN וב-fndings היסטולוגיים. למרות פרוטוקולי ההפרשה כדי ליצור אתכליותאבות אבות ומודלים של עכברי AKI היו שונים, שני הדו"חות הללו לזמן frst הדגימו את היתרונות הטיפוליים הפוטנציאליים של טיפול בתאים באמצעות אבות כליות שמקורם ב- hiPSC עלמחלות כליות.
סיכום ופרספקטיבה עתידית התקדמות משמעותית ביצירת העובריםכליהאבות קדמונים וכליהנעשו רקמות מ- hPSCs. עם זאת, ישנם מכשולים שיש להתגבר עליהם לפני היישום הקליני. לגבי שחזור שלכליההדור של גדול יותר,כליהרקמות וכליותמבנים דמויי אגן ושופכן, שלתוכם נאספים צינורות איסוף, לא הושגו. בנוסף, האינטגרציה של נגזרת hiPSCכליהמבנים לכלים גדולים נדרשים. טיפול בתאים באמצעות hiPSC שמקורו ב- hiPSCכליותאבות יש לבחון גם עם מודלים של CKD. לבסוף, מודלים מבוססי hiPSC פותחו עבור חלקםמחלות כליותכולל ADPKD, וזיהוי של תרכובות סמים מועמדות כנגדמחלות כליותצפוי.
איור 4 הבחנה של תאים המייצרים EPO וטיפול בתאים כנגדכליותאנמיה. חיסון של תאים המייצרים EPO שמקורם ב-HiPSC (תאי hiPSC-EPO) עבור EPO (ירוק) ו-AFP (אדום). b ניתוחים במסלול הזמן של ביטוי mRNA EPO (משמאל) והפרשת חלבונים (מימין) על ידי תאי hiPSC-EPO בתרבית בתנאי חמצן נמוכים (1%) ונורמליים (21%). ביטוי mRNA EPO והפרשת חלבונים נותחו על ידי qRT-PCR ו- ELISA, בהתאמה. c ההשפעות של מעכבי PHD על ביטוי MRNA EPO (משמאל) והפרשת חלבונים (מימין) בתאי HepG2 ובתאי hiPSC-EPO. d תמונות מתרעמות של יחידה-אריתרואיסטית יוצרת פרץ (BFU-E) המושרה על ידי EPO אנושי רקומביננטי (rhEPO; עליון) וחלבון hiPSC-EPO (תחתון) במבחני אב המטופויאטיים קלנוגניים באמצעות תווך סמי-סוליד המבוסס על מתיל תאית. ערכי המטוקריט e הוערכו במשך עד 28 שבועות לאחר השתלת תאי hiPSC-EPO לתוך אדנין המושרה על ידי אדניןכליותאנמיה עכברים חיסוניים (NOD. CB17-Prkdcscid/J עכברים). האזור האפור המוצל מציין את טווחי ההמטוקריט הרגילים. סרגלי קנה מידה, 40 מיקרומטר ב- (a) ו- 200 מיקרומטר ב- (d). מעובד מתוך היטומי ואחרים [32]
תודות המחבר רוצה להודות לכל חברי CiRA, אוניברסיטת קיוטו, במיוחד לד"ר פיטר קרגיאניס על הקריאה והתיקון הביקורתיים של כתב היד ולגב ' מיסאקי אוצ'יודה על ציור האיורים, ומתנצל בפני מחברים שלא ניתן היה לצטט את מחקריהם בשל מגבלות מקום. המחקר של המחבר נתמך על ידי הסוכנות היפנית למחקר ופיתוח רפואי (AMED) באמצעות מענק המחקר שלה "מרכז הליבה לחקר תאי iPS, פיתוח טכנולוגי ותוכנית ההאצה לחקר מחלות בלתי ניתנות לתיקון תוך שימוש בתאי iPS ספקולטיביים של מחלות, רשת מרכז המחקר למימוש הרפואה הרגנרטיבית".
עמידה בסטנדרטים אתיים
ניגוד ענייניםKO הוא מייסד וחבר ללא שכר של המועצות המייעצות המדעיות של iPS Portal, Inc., ומייסד ויועץ מדעי ראשי של RegeNephro ושות', בע"מ.זכויות אדם ובעלי חייםכל הניסויים עם iPSCs אושרו על ידי ועדות האתיקה המוסדיות ונערכו על פי הנחיות המוסדות והצהרת הלסינקי. כל הניסויים בבעלי חיים אושרו על ידי הוועדות המוסדיות לניסויים בבעלי חיים ונערכו בהתאם להנחיות המוסדיות.הסכמה מדעתהסכמה מדעת התקבלה מכל האנשים שה-iPSCs שלהם שימשו במחקרים.
גישה פתוחהמאמר זה מורשה תחת רישיון בינלאומי של Creative Commons Attribution 4.0, המתיר שימוש, שיתוף, התאמה, הפצה ושכפול בכל מדיום או פורמט, כל עוד אתה נותן קרדיט מתאים למחבר(ים) המקורי ולמקור, ספק קישור לרישיון Creative Commons וציין אם בוצעו שינויים. התמונות או חומר אחר של צד שלישי במאמר זה כלולים ברישיון Creative Commons של המאמר, אלא אם כן צוין אחרת בשורת קרדיט לחומר. אם החומר אינו כלול ברישיון Creative Commons של המאמר והשימוש המיועד שלך אינו מותר על פי תקנה סטטוטורית או חורג מהשימוש המותר, יהיה עליך לקבל אישור ישירות מבעל זכויות היוצרים. כדי להציג עותק של רישיון זה.
