近几十年,肾功能衰竭的治疗手段无明显进展。肾移植及肾脏替代治疗仍是其唯一的治疗手段。然而,随着生物医学研究的进展,特别是再生医学的发展,再生医学的肾脏病治疗越来越受到关注。Melissa 等在近期 Kidney International 杂志上将再生医学在肾脏病治疗的应用进行了综述。此文将主要内容与大家分享。
再生医学概述以及肾脏再生医学的研究现状
再生医学的定义:利用生物医学的手段再生人类组织或器官,以达到治疗疾病的目的。肾脏不是一个「静止」的器官。当肾脏受到损伤后,其会通过再生而进行自我修复。
目前肾脏再生医学研究主要集中在以下细胞修复机制方面:(1)间质细胞分化为上皮细胞;(2)骨髓干细胞向肾脏细胞聚集及定向分化;(3)成熟小管细胞重编辑和增殖;(4)肾脏局部祖细胞或干细胞。研究显示后两种方式是目前肾脏再生医学治疗可行的主要方式(如下图)。
器官发育过程中,肾单元祖细胞分化为不同类型的细胞组成肾单元。由于出生后肾脏里不存在肾单元祖细胞,所以肾脏不可能形成新的肾单元。所以,研究主要集中在其它来源的干细胞如何分化形成肾脏细胞。肾脏再生医学的主要目标是诱导生成特定类型的肾脏细胞用于细胞治疗。以及,再造多种细胞组成的肾脏组织用于移植治疗。
肾脏再生医学中的干细胞类型
目前研究的干细胞主要为人胚肾干细胞以及诱导定型分化的人多能干细胞。
1. 人胚肾干细胞:此技术在某些国家存在较大的人类伦理学争议。同时,人们还不知道如何体外维持和保存肾单元祖细胞。并且,目前没有肾单元祖细胞的特异标记物,用于分离。目前此项技术仅以用于小鼠研究。
2. 羊水来源的肾单元干细胞:妊娠 12 到 18 周的孕妇的羊水中分离的干细胞可以进行体外培养。研究显示扩增代数在 350 以上。体外实验显示此干细胞可以参与小鼠胚肾生成。由于此干细胞获得方式的便利,体外可稳定扩增等优点,提示此干细胞可能用于人类治疗。目前的研究主要针对此类细胞是否可以体外分化为各种不同的肾单元组成细胞。
3. 多能干细胞:2006 年,Takahashi 等的研究显示老鼠和人的体细胞可以诱导生成多能干细胞。此研究是细胞生物学特别是再生医学研究的分水岭。首次使得人们通过体细胞诱导生成任何细胞成为可能。从体细胞诱导为多能干细胞,然后再诱导分化为我们需要的肾脏细胞是一个漫长并且复杂的过程。目前的研究也主要集中在此,并取得了较大进展。
4. 成熟细胞重编程:此研究领域主要集中在如何利用最少的基因使细胞重编程。目前体外以成功利用成纤维细胞重编程为神经元、心肌细胞和神经祖细胞。肾脏领域研究显示转录水平调节 6 个基因可以使近曲小管细胞转变为原间质细胞。
小结
本文对再生医学在肾脏疾病治疗的研究成果进行了综述并提出了将来主要的研究方向。再生医学对于肾脏病的治疗开创了新的领域及美好的未来,目前其已成为肾脏病研究的新热点。感兴趣的读者可以关注其原文。