日本利用人體iPS細胞再現先天性腎病病狀

科技 09-20

日本熊本大學發生醫學研究所的西中村隆一教授領導的研發小組，利用源自先天性腎病患者的iPS細胞誘導腎臟組織，成功再現了疾病狀態。

腎臟是負責過濾血液中的代謝物質並將其排出體外的器官，同時還要保留血液中的蛋白質，避免其隨著尿液排出（參考圖1）。掌管這部分的是存在於腎小球足細胞（上皮細胞）的濾過膜（裂隙膜），其主要構成是一種名為 nephrin 的蛋白。所以，如果 nephrin 蛋白髮生基因突變，血液中的蛋白質就會大量進入尿液，引發先天性腎病綜合征。目前這種病還很難徹底治癒，一直未能開發出人工再現濾過膜的方法，成為相關研究的瓶頸。

圖1：腎小球足細胞和濾過膜

西中村隆一教授的研發小組於2014年利用人體iPS細胞在試管內成功誘導製成了腎臟組織。2016年又通過實驗證明，利用iPS細胞誘導製成的腎小球足細胞具備nephrin 蛋白，而且發現，如果在誘導過程中將其移植到小鼠身上，腎小球足細胞會變得更加成熟。所以，研發小組此次將這些方法用到了源自先天性腎病患者的iPS細胞上。

首先，通過 nephrin 蛋白僅發生1處基因突變的先天性腎病綜合征患者的皮膚製作iPS細胞（參考圖2）。然後在試管內誘導成腎臟組織，此時發現，原本應該位於腎小球足細胞表面的 nephrin 蛋白出現在了細胞內，幾乎無法形成濾過膜前體（參考圖3A）。在誘導過程中將其移植到小鼠身上，通常情況下足細胞會變得更加成熟，nephrin 蛋白移動到血管側，但利用患者的iPS細胞，在這一步也遇到了障礙（參考圖3B）。也就是說，通過這樣的實驗，利用iPS細胞再現了先天性腎病的初期病狀。

另外，如果利用源自患者的iPS細胞，先修復 nephrin 蛋白的基因突變後再誘導腎臟組織，上述異常便恢復正常（參考圖4）。換句話就是，此處的基因突變就是致病原因，修復該基因突變就有望治療先天性腎病綜合征。