
早期视黄酸与 BMP7 促进肾单位和集合管形成
韩国研究团队希望在同一肾类器官中形成肾单位与集合管。研究采用 H9 人胚胎干细胞及不同来源的诱导多能干细胞(iPSC),在中间中胚层形成期调节视黄酸(RA)的浓度与时间,再以骨形态发生蛋白 7(BMP7)促进后续肾组织分化。
优化条件采用 0.1 μM RA 短期处理 2 天,随后将细胞聚集成团,再转入胶原支持的培养膜。BMP7 处理提高肾小管腔结构、极性和节段相关标志。RA 或 BMP7 信号抑制条件减弱相应形成过程,提供了分化条件比较。
单细胞转录组比较了类器官与 11、16 周人胎肾数据,显示肾小管、集合管和肾小球相关细胞群。该比较主要描述细胞组成与表达成熟特征;药物功能则通过后续转运和损伤试验评价。
类器官衍生上皮检测白蛋白摄取与药物转运
团队把肾小管类器官解离后建立 Transwell 上皮单层,在气液界面培养 18 天,得到肾类器官衍生肾小管上皮细胞(KORTECs)。与 HK-2 细胞相比,该单层的跨上皮电阻较高、示踪葡聚糖渗漏较低,白蛋白摄取及相关受体表达增加。
从基底侧加入荧光探针 CDFDA 后,上侧可检测其水解产物 CDF;加入转运抑制剂 MK571 使这一过程降低。另一个试验从基底侧加入磷脂酰肌醇 3-激酶(PI3K)抑制剂 alpelisib,48 小时后两个侧室均检出药物,并随加入浓度变化。图 6 图注将 alpelisib 试验的方向标为上侧至基底侧,与结果段的给药方向相反,原文在这一条件上存在差别。
肠—肝—肾循环培养增加对乙酰氨基酚相关损伤
肾类器官先接受直接肾毒性药物测试。25 μM 顺铂、20 μM 环孢素 A 和 2.5 μM 多柔比星处理后,结果段报告凋亡细胞比例分别为 75%、56% 和 65%,并出现肾损伤及凋亡相关表达增加。庆大霉素试验还在集合管相关区域观察到明显细胞死亡。
团队随后把 Caco-2 肠上皮、HepaRG 肝细胞和肾类器官接入网络循环培养系统(NCCS),以对乙酰氨基酚测试吸收、代谢与肾损伤之间的联系。培养液中,对乙酰氨基酚(APAP)的谷胱甘肽与半胱氨酸结合物、4-氨基酚随时间增加。与肾类器官单独培养相比,完整系统中的肾类器官凋亡和损伤标志表达升高,肾小管及集合管中可见活化 caspase-3。
图 7 的凋亡与损伤基因结果每组 4 个重复,活化 caspase-3 定量每组 6 个重复。研究以循环培养和单独培养进行条件比较,展示了肝代谢参与时的肾损伤差别。
三维肾类器官与衍生单层用于不同实验
类器官衍生二维单层提供屏障、摄取和转运指标,三维肾组织则用于节段与药物损伤评价。胎肾转录组提供发育参照,NCCS 比较进一步纳入肠上皮与肝代谢。研究将这些不同格式结合,用于体外代谢相关肾损伤研究。