研究人员找到了防止任意细胞发育的简单方法

时间：2022-05-05 13:31:38 来源：网络整理

希望开发出更好的肾脏疾病治疗方法的科学家们已经将注意力转向实验室中不断增长的肾细胞簇。有一天，所谓的类器官 - 从人类干细胞中生长出来 - 可能有助于修复人体受损的肾脏，或用于检测为抗击肾脏疾病而开发的药物。

但是，圣路易斯华盛顿大学医学院的一项新研究发现，潜伏细胞 - 即大脑和肌肉细胞 - 潜伏在肾脏类器官中。科学家们发现，这些细胞只占有机体细胞的10%到20%，但它们的存在表明，用于诱导干细胞无意中成为肾细胞的“食谱”正在催生其他细胞类型。

虽然乍一看这一发现可能被视为使用肾脏类器官作为人体肾脏替身的挫折，但仍有希望。研究人员发现了一种简单的方法可以防止大多数这些任性的细胞形成，其他科学家也可以采用相同的方法，在其他类器官中发现流氓细胞，如脑，肺或心脏。

该研究于11月15日发表在Cell Stem Cell上。

“对于生长类器官作为影响人类疾病的模型，有很多热情，”资深作者，肾病科主任医学博士，医学博士Benjamin D. Humphreys说。“但科学家还没有充分认识到构成这些类器官的一些细胞可能不会模仿我们在人们身上发现的细胞。好消息是，通过简单的干预，我们可以阻止大部分流氓细胞生长。应该真正加速我们在制作类器官的更好的人类肾脏疾病和药物发现模型方面取得的进展，同样的技术也可以应用于其他类器官中的流氓细胞。“

肾脏类器官周围兴奋的一个主要原因是护理肾衰竭患者的挑战。仅在美国，就有近50万人接受了终末期肾病的透析。

“肾脏类器官的发展受到这样一个现实的驱使：我们有很多患有肾功能衰竭但无法提供有效药物的患者，”Humphreys说，他也是Joseph Friedman医学肾病的教授。

对于目前的研究，研究人员研究了全世界科学家广泛使用的两种食谱来生长肾脏类器官。一个开始于美国国立卫生研究院(NIH)批准用于研究的胚胎干细胞，另一个开始于诱导多能干细胞，其从成体细胞重编程并具有发育成任何类型的人细胞的能力。

将一种药物和生长因子混合物添加到干细胞中，将它们发育成肾细胞。在实验室中种植类器官四周后，时间长度足以使细胞专业化，研究人员问：我们得到了什么样的细胞?

研究人员依靠一种相对较新的技术进行深入研究，而不是进行抽查来识别构成类器官的细胞。他们使用单细胞RNA测序分析了来自65个肾脏类器官的83,130个细胞中数千个基因的活性。

“这会产生大量的数据，我们的大脑无法理解这一切，”汉弗莱斯解释道。“但计算机可以很容易地比较83,000个细胞的基因活动，并使用人工智能，根据基因表达将细胞类型组合在一起。因此，它不是寻找我们认为我们认为在类器体中发现的细胞，而是帮助我们找到即使我们从未想象过他们会在那里。“

无论配方如何，研究人员发现，有机体中10%至20%的细胞错过了发育成肾细胞的线索，而是成为脑细胞和肌肉细胞。然而，例如，通过重建干细胞发育成脑细胞的逐步过程，他们能够准确地看到物体离开轨道的位置并阻止脱靶细胞的形成。这使得脑细胞数量减少了90%，该方法提供了一个路线图，帮助其他科学家消除其他类型的类器官中的流氓细胞。

Humphreys说：“开发更好的肾脏疾病治疗方法的进展缓慢，因为我们缺乏良好的模型。”“我们依赖老鼠和老鼠，它们不是人类。有许多药物可以很好地减缓或治疗啮齿动物的肾脏疾病但在临床试验中失败了。因此，将人类干细胞传入组织成一个类似肾脏的结构是非常令人兴奋的，因为我们中的许多人都认为这可能会消除从鼠标到人类的“翻译损失”。

该研究由美国国立卫生研究院国家糖尿病和消化和肾脏疾病研究所(资助号DK103740和DK107374)，美国心脏协会和Chan Zuckerberg计划资助。

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