表：優(yōu)化后的培養(yǎng)方案

圖：優(yōu)化后的培養(yǎng)方案

值得注意的是，當(dāng)PIM定向的3D球狀體起始聚集量為500個(gè)時(shí)，最終獲得腎臟類(lèi)器官表現(xiàn)出更高比例的腎單位結(jié)構(gòu)（如腎小球、近端小管、遠(yuǎn)端小管等），并具備更強(qiáng)的線(xiàn)粒體氧化代謝表型和成熟標(biāo)志基因表達(dá)（如PGC1A、SLC3A1、NPHS1等）。

由此，新方案為后續(xù)移植實(shí)驗(yàn)提供了標(biāo)準(zhǔn)化且可擴(kuò)增的類(lèi)器官來(lái)源。

圖：懸浮培養(yǎng)中腎臟類(lèi)器官的生成

當(dāng)確定了“500個(gè)細(xì)胞微團(tuán)＋CHIR＋FGF9＋兩階段誘導(dǎo)＋無(wú)因子成熟”的最優(yōu)方案后，研究團(tuán)隊(duì)試圖把它轉(zhuǎn)化為可規(guī)模化、可復(fù)現(xiàn)的生產(chǎn)系統(tǒng)。他們采用AggreWell微孔板精確控制每個(gè)微團(tuán)的起始細(xì)胞數(shù)（約500個(gè)），并通過(guò)離心聚合獲得均一球體，確保每個(gè)微團(tuán)都沿著三階段培養(yǎng)的節(jié)律發(fā)育，從而批量在每個(gè)24孔板上生成了約3萬(wàn)枚分化同步、結(jié)構(gòu)均一、在細(xì)胞組成、代謝狀態(tài)、基因表達(dá)上都高度可控的腎臟類(lèi)器官，且幾乎100%的類(lèi)器官都呈現(xiàn)出分節(jié)的腎單位樣結(jié)構(gòu)，并表達(dá)腎單位和內(nèi)皮細(xì)胞標(biāo)志物。

此外，該方案也可用于人胚胎干細(xì)胞（hES細(xì)胞）和人誘導(dǎo)多能干細(xì)胞（iPS細(xì)胞）來(lái)源的類(lèi)器官培養(yǎng)，具備可擴(kuò)展性，并顯著提升了生產(chǎn)效率與實(shí)驗(yàn)可重復(fù)性。接下來(lái)，研究人員開(kāi)始探索下一步動(dòng)物試驗(yàn)階段。

圖：通過(guò)微聚集實(shí)現(xiàn)均一腎臟類(lèi)器官的規(guī)模化生產(chǎn)

豬腎結(jié)構(gòu)與人腎相似，是良好的動(dòng)物實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ汀Ｒ虼耍芯繄F(tuán)隊(duì)首先將規(guī)模化生產(chǎn)的人腎臟類(lèi)器官通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)的體外機(jī)器灌注（NMP）技術(shù)注入豬腎，模擬了腎臟移植前的處理過(guò)程，隨后將其移植回同一只動(dòng)物體內(nèi)，持續(xù)觀(guān)察了48小時(shí)。

此處使用的NMP在手術(shù)室中常用于在移植前維持體外器官的活性和氧氣供應(yīng)，因此能夠在移植前維持腎臟的生理功能，減少缺血-再灌注損傷，提高器官的耐受性。需要注意的是，此舉的目的并非在于直接“替代”腎臟，而是對(duì)人源類(lèi)器官在豬體內(nèi)的存活、整合和功能的驗(yàn)證，尤其是類(lèi)器官能否在免疫完整的宿主體內(nèi)長(zhǎng)期生存而不被急性排斥。

圖：豬腎連接至常溫灌注機(jī)。該裝置可使腎臟在體外保持活性并進(jìn)行氧合。圖片顯示的是將人腎臟類(lèi)器官注入豬腎的瞬間。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，注入豬腎的腎臟類(lèi)器官成功存活，并在48小時(shí)內(nèi)與豬腎組織實(shí)現(xiàn)初步整合并維持正常功能。研究人員通過(guò)體內(nèi)成像和流式細(xì)胞分析在腎皮質(zhì)及腎小管區(qū)域發(fā)現(xiàn)了人源細(xì)胞，其中部分細(xì)胞進(jìn)一步分化為上皮樣和腎小管樣結(jié)構(gòu)，呈現(xiàn)活躍代謝和上皮極化信號(hào)，提示其在宿主腎臟環(huán)境中可能持續(xù)生長(zhǎng)并發(fā)揮早期修復(fù)作用。

圖：將人類(lèi)腎臟類(lèi)器官注入豬腎臟進(jìn)行體內(nèi)移植

更重要的是，并未觀(guān)察到明顯的損傷、毒性或免疫排斥反應(yīng)，這為類(lèi)器官移植提供了重要的免疫學(xué)依據(jù)。

圖：體內(nèi)移植注入人類(lèi)腎臟類(lèi)器官的豬腎臟后全身和局部免疫反應(yīng)分析未見(jiàn)毒性或免疫排斥反應(yīng)

本研究通過(guò)改進(jìn)類(lèi)器官的生產(chǎn)技術(shù)和移植方法，研究人員展示了腎臟類(lèi)器官的移植不僅能夠在短期內(nèi)維持其功能，而且可能在臨床應(yīng)用中為腎臟再生治療提供新的解決方案。

需要注意的是，目前該項(xiàng)目組并不急于是直接“造一個(gè)完整人腎”，而是循序漸進(jìn)、力圖建立一個(gè)可修復(fù)、可增強(qiáng)、可重建的細(xì)胞治療模式。其臨床潛力體現(xiàn)在三個(gè)方向：

• 器官修復(fù)：在邊緣性供體腎移植前，通過(guò)類(lèi)器官灌注修復(fù)受損腎小管或足細(xì)胞，提高移植存活率；

   

• 體外器官預(yù)活化：利用人源類(lèi)器官在動(dòng)物腎內(nèi)建立血管化、成熟的“人源化微腎單位”，為未來(lái)異種器官工程打基礎(chǔ)；

   

• 細(xì)胞替代療法：以類(lèi)器官形式補(bǔ)充或替代受損腎功能區(qū)域，為慢性腎病提供細(xì)胞治療思路。

本文一作Garreta公開(kāi)表示，本研究開(kāi)發(fā)的類(lèi)器官技術(shù)能夠在可控條件下快速、精確地大規(guī)模生成腎臟類(lèi)器官，無(wú)需復(fù)雜的組件。“這為藥物篩選和疾病研究等應(yīng)用打開(kāi)了大門(mén)，”她在新聞稿中總結(jié)道。“這種方法或許還能縮短慢性病患者的等待時(shí)間，并增加可用于移植的器官數(shù)量，從而幫助解決現(xiàn)代醫(yī)學(xué)面臨的最大挑戰(zhàn)之一。”