实验室培养出可在大鼠体内工作的“肾”

利用小鼠胚胎细胞培育出的“肾”被移植到大鼠体内后，竟然成功发挥了正常肾脏的过滤功能，意大利和英国科学家的这一研究成果有望拉开使用病患自体干细胞培植肾脏用于治疗的序幕。


    实验中，意大利马里奥·内格里药理学研究所的克里斯托杜洛斯·辛纳瑞斯及同事从还在母体内生长的小鼠胚胎的肾脏中提取了细胞。这些细胞聚集成团，在实验室中培养一个星期后，变成了包含肾元的“类器官”，并且这些肾元还带有细微的肾小管。


    接下来，研究团队将这个类器官浸泡在一种名为血管内皮生长因子的化学“汤液”中以促使血管生长；随后再将其移植到成年大鼠的肾脏中。通过向大鼠体内注射额外的血管内皮生长因子，研究人员让这个新组织在数天之内长出了自己的血管，并形成了肾小球，也就是血液进入肾元后接受清洗和过滤的地方。


    然后，研究人员又向大鼠体内注入带有发光标记的清蛋白。结果发现，这个移植来的“肾”成功地将清蛋白从血液中过滤出去，这表明其大致能够执行真正肾脏的主要功能。


    “这是世界上首个由单类细胞培育而来的肾脏组织。”辛纳瑞斯说，“我们拥有了功能型的、可自行生长发育的、带有血管的组织，它能过滤血液，并从中吸收大分子。（我们的）最终目标是构建人体组织。”


    “这种技术还不能应用于临床，但它显示了未来研发功能型肾脏的一个可行方法。”英国布里斯托尔大学的组织工程师安东尼·霍兰德说。虽然实验室中培养的组织真正可让患者受益还需要好几年时间，但辛纳瑞斯的研究团队认为，最新研究成果是一个重要的里程碑。


    该团队目前正在研究如何在这个“肾”上增加管道，以将尿液吸进膀胱内。“我们现在可以制造带有适用排水系统的肾脏。”此项研究论文的合著者、英国爱丁堡大学的杰米·戴维斯说，“但我们还没有将其放入动物体内实验过。”


    另一个难题是要寻找人类细胞源，并且这些人体细胞能够表现得像小鼠胚胎肾细胞一样，可以自组装成复杂的肾脏结构，比如肾元。戴维斯说，从正在发育的人类胚胎中提取肾脏胚胎干细胞显然是不道德的，但现在也有一些潜在的细胞来源，包括从羊水或骨髓中提取干细胞，以及成人细胞，例如将皮肤细胞在实验室中转化成原始的肾细胞。

    研究人员目前正利用人体细胞进行实验，把它们与已经长成为肾脏组织的小鼠细胞培养物结合到一起。戴维斯的小组在取自鸡蛋的内膜中培育肾脏，这使得他们能够查看和操作整个过程。


    然而，最大的挑战在于是否能够培育出足够大的移植物以使患者受益。“我们不知道这些小的胎儿肾脏能否长得足够大，成为（移植到）人体内的全功能组织。”戴维斯说。（记者 陈丹）


    总编辑圈点

    四年前，世界上首例自体干细胞人造器官（气管）移植手术获得成功；今天，在肾移植上人们终于也看到曙光。目前国内每年有一百多万人等待器官移植，其中大都是肾移植；这当中能找到合适肾源接受手术的，大概只有1%，而他们还要经受排斥反应的考验。如果自体干细胞培植肾脏获得成功，这些问题将迎刃而解。另一方面，诺奖新贵iPS还能很好地为这项技术解决干细胞来源问题。也许不用太长时间，这种“个性定制”的肾脏，或是肝脏、心脏等其他人体器官就会出现在实验室，甚至应用到临床上。