Впервые в мире исследователи из Университета Кумамото показали, что капилляры почек мыши успешно соединяются с тканью почек, полученной из iPS-клеток человека. Это достижение показывает, что клубочки почек человека, созданные in vitro, могут соединяться с кровеносными сосудами после трансплантации и расти до зрелости. Это большой шаг вперед в увеличении функциональности почек, вырабатывающих мочу.
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 "подоциты" 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, который руководил 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.
"Сейчас мы работаем над созданием пути разряда для почек и объединим его с нашими данными о клубочковых клетках. Мы надеемся улучшить искусственное увеличение функции почек для выработки и выделения мочи," сказал проф. Нисинакамура. "Также с использованием iPS-клеток от пациентов также ожидается разработка новых лекарств и выяснение причин заболевания почек."
Это исследование было опубликовано в журнале Американского общества нефрологов 19 ноября 2015 г.