从类器官获得功能增强的小管细胞

近端小管细胞的屏障、转运和培养稳定性会影响肾毒性试验。韩国团队在 Experimental & Molecular Medicine 报道功能增强的肾类器官来源近端小管细胞,简称 FEKOPTC,并把它们用于微流控顺铂损伤比较。

团队先在诱导多能干细胞(induced pluripotent stem cells,iPSC)来源肾类器官中改善血管相关结构和成熟标志,再从组织中分离 Lotus tetragonolobus 凝集素(LTL)阳性的近端小管细胞。硫酸乙酰肝素蛋白聚糖和血管内皮生长因子参与了上游组织培养条件的改进。

分离后的细胞在层黏连蛋白 511 等基质和相应培养条件下继续扩增。研究调整 TGF-β 相关信号及基质环境,以维持细胞形态和小管特征,随后用第 5 代细胞开展功能与药物试验。

原研究图 1,呈现 VEGF/HSPG 条件下类器官结构及相关表达比较。
研究的肾类器官培养条件及血管、小管相关结构比较。(Kim et al. / Experimental & Molecular Medicine, 2026, Fig. 1;CC BY 4.0)窄屏可横向滑动查看完整图表。

FEKOPTC 的屏障、转运与表达特征

研究以商业原代人肾近端小管上皮细胞 RPTEC 和 HK-2 细胞系作为比较。团队先观察细胞形态、紧密连接、顶端标志和微绒毛,再用转录组检查其与成人肾脏近端小管相关特征的相似性。

与 RPTEC 相比,FEKOPTC 的跨上皮电阻较高,荧光标记菊粉通透性较低,显示单层屏障有所改善。微绒毛和极性相关结构也更明显。

荧光底物检测显示,FEKOPTC 的 MRP2/MRP4 相关底物排出高于 RPTEC,并可被抑制剂 MK571 降低。

与成人肾脏近端小管的参考转录组比较,FEKOPTC 的表达特征比 RPTEC 与 HK-2 更接近该参考数据。

功能相关表达包括小管溶质转运、白蛋白相关运输及纤毛基因。团队用电子显微镜进一步观察细胞表面,FEKOPTC 的顶端微绒毛数量和长度较 RPTEC 增加。

与成人肾脏参考转录组对照时,研究进一步分析了约 300 个共同表达、但在其他比较细胞中较低的基因。这些基因与肾脏发育等过程相关。将 FEKOPTC 转录组映射到成人肾脏单细胞数据中,其位置落在近端小管细胞区域。

灌流条件下的顺铂损伤反应

微流控实验把 FEKOPTC 和 RPTEC 分别培养在芯片中,设置流动及静态条件。持续培养约 10 天后,团队加入顺铂,观察 48 小时处理引起的损伤。

芯片中的细胞呈现较多纤毛相关特征。顺铂测试中,流动条件下的部分乳酸脱氢酶(LDH)释放信号更明显;FEKOPTC 与 RPTEC 的响应也有所不同。

LDH 释放用于观察细胞膜损伤。团队还检测中性粒细胞明胶酶相关脂质运载蛋白(NGAL)及肾损伤分子 1(KIM-1),观察近端小管细胞的损伤反应。

NGAL 及 KIM-1 的响应随顺铂浓度增加而变化。研究按细胞来源、培养环境和处理浓度分别汇总这些结果,图注列出 n=3 及相应技术重复。

法布雷病模型的酶替代治疗反应

论文另用具有 GLA 相关缺陷的细胞建立法布雷病相关模型。细胞出现脂质积累、氧化应激及屏障变化,研究通过这些特征观察疾病对近端小管细胞的影响。

加入重组 α-半乳糖苷酶后,细胞内堆积的糖鞘脂减少,氧化应激和屏障指标改善。

可传代与冻存的近端小管细胞来源

从肾类器官分离得到的 FEKOPTC,可在二维单层及微流控系统中用于屏障、转运和顺铂损伤检测。

作者还报告细胞可以连续传代及冻存,有助于为重复研究准备较一致的细胞材料。类器官需要反复分化形成组织,分离后的细胞则可继续扩增;研究据此讨论疾病模型和筛选平台的供给方式。

来源与延伸阅读

  1. Generation of the functionally enhanced proximal tubular cells from human iPSC-derived kidney organoids. Experimental & Molecular Medicine (2026). ↗