В области регенеративной медицины на основе iPS-клеток постоянно развиваются передовые исследования с клиническим применением для многих органов и тканей, таких как сетчатка. С другой стороны, создать почку было чрезвычайно сложно.
Хотя количество пациентов с почечной недостаточностью, находящихся на диализе, увеличивается и становится социальной проблемой, возможности для трансплантации почек были ограничены. Ученые из Университета Кумамото изучают эту проблему с 2006 года с целью создания функционирующей почки в пробирках.
В конце 2013 года они сообщили об успешном создании трехмерной структуры почек in vitro из iPS-клеток человека.
Однако оставалось определить, насколько похожа ткань почек, полученная in vitro, на ткань, образованную в живом организме. Кроме того, исходная ткань почек не была связана с какими-либо кровеносными сосудами, хотя основная функция органа — фильтровать продукты жизнедеятельности и лишнюю жидкость из крови.
При многих заболеваниях почек проблема связана с клубочками, которые фильтруют мочу из крови. Фильтрация в клубочках осуществляется клетками, называемыми подоцитами, которые находятся в прямом контакте с кровеносными сосудами. Через специальную фильтрующую мембрану подоцитов белок не проникает в мочу, но пропускает влагу.
«Поэтому мы сосредоточились на детальном анализе подоцитов клубочков», — сказал профессор Рюичи Нишинакамура, руководивший исследованием. «Во-первых, путем генетической модификации iPS-клеток мы создали in vitro ткань почек человека с зеленой флуоресценцией.
Затем мы визуализировали, как формируются клубочки человека."
Они продолжили анализ, взяв только подоциты клубочков человека с использованием зеленой флуоресценции, и обнаружили, что клубочковые подоциты, созданные in vitro, экспрессируют те же гены, которые важны для нормальной биологической функции.
После трансплантации ткани почек на основе человеческих iPS-клеток в тело мыши образовались клубочки, соединяющиеся с капиллярами почек мыши.
Подоциты клубочков человека созревают вокруг соседних кровеносных сосудов, как в живом организме (изображение 1), и формируют характерную структуру фильтрационной мембраны..
Этот отчет об успешном соединении капилляров с подоцитами клубочков человека, производимых iPS-клетками, в результате чего образуется отчетливая фильтрационная мембрана, является первым в мире.
«В настоящее время мы работаем над созданием пути разряда для почек и объединим его с нашими данными о гломерулярных клетках. Мы надеемся улучшить искусственное увеличение функции почек, чтобы производить и выводить мочу », — сказал проф. Нисинакамура. «Кроме того, с использованием iPS-клеток от пациентов также ожидается разработка новых лекарств и выяснение причин заболевания почек."