《自然》子刊：再生腎臟獲突破，微型人造腎技術逐漸成熟！

原創： 腎上線醫生團 腎上線

擺脫透析，通過腎臟再生技術早日實現新的替代治療方案，想必是許多終末期腎衰竭患者的願望。

1年多前，哈佛大學的李嘉華醫生為我們總結了各個類型人工腎的總體發展情況：https://mp.weixin.qq.com/s/3QZXySc2GBp_ejuGgvqw_Q。前不久，我們又報道了可穿戴人工腎的最新消息：最新消息，新型可穿戴人工腎獲重大突破！

而現在，生物人工腎方面也有了重磅新突破！

純生物植入式人工腎的研究團隊，一直努力在體外培養皿中再生新的腎臟---將人的幹細胞，誘導分化出具有人類腎臟功能的「類器官」。之前，他們已經成功的把幹細胞分化成類似腎小球和腎小管的腔室，但是在體外培養皿中，分化出來的這些腔室大多沒有血管，不成熟。

我們知道，如果沒有足夠的血液提供氧氣和營養物質，沒有足夠的血液清除細胞產生的代謝產物，沒有足夠的血液促進各個細胞之間的通信，那麼，一個器官就不能真正成熟，實現功能運作。

也就是說，沒有成熟的血管網路提供血液，科學家們雖然分化出類腎臟器官，卻不能真正模擬出腎臟的主要功能，包括濾過功能、重吸收功能，最終形成尿液。

如何建立起血管化的腎臟類器官？這是生物人工腎向前發展需要攻克的重大難題。

令人振奮的是，由哈佛大學威斯研究所生物衍生工程、哈佛大學工程與應用科學學院、布萊根婦女醫院、哈佛幹細胞研究所共同成立的研究小組，找到了一個強大的解決方法。他們將幹細胞來源的腎臟類器官暴露於射流剪切應力下，比起靜態培養皿，它們顯著擴展了細胞之間的血管網路，並促進腎室的成熟。這項研究於2019年2月11日發表在著名學術雜誌Nature Methods上。

在此之前，世界各地的科學家們為了解決腎臟類器官的血運問題，一直是讓動物宿主來提供支持，他們把幹細胞分化的腎臟類器官移植到動物體內，連接動物的血管系統。但這樣的方法始終不能解決根本問題，在體外應用時，會受到諸多限制。

不過，任何科學進展都得經歷各種各樣的曲折，在迷霧中不斷探索，尋求新的出路。

「或許，人類多功能幹細胞來源的腎臟組織，受到環境因素影響時，其體外血管化和成熟程度可能會得到促進？也許，將靜態培養皿改為液體流動，能促進類器官中的細胞形成血管？」

帶著這樣的假設，研究小組開始了行動。

他們利用3D生物列印技術製造出微流體晶元，並且確定了正確的細胞外基質、培養基添加劑、以及流體剪切應力，在它們的組合下，將人體幹細胞衍生的腎臟類器官置於3d列印微流體晶元上，成功的培養了腎小管和腎小球間室的豐富血管。

在流體條件下培養的腎臟類器官，可使內源性內皮祖細胞形成更成熟的血管網路，並與整個類器官相互作用。

「我們興奮的發現，利用這些技術，在體外發育的這些腎小球和腎小管血管，和體內腎臟發育過程是一樣的。」這篇文章的第一作者Kimberly Homan說道。

該研究第一作者：Kimberly Homan

雖然他們建立的血管網路，還不能保證腎臟類器官中的血液可以隨時灌注，但比起之前動物宿主提供血管支持，他們的努力已經為體外促進血流增強發育的能力開闢了新途徑，這為之後的腎臟疾病研究，藥物研發以及腎臟再生技術奠定了新的重要基礎工作。

我們也越來越堅信，隨著各國科學家們的不懈努力，能夠為越來越高發的腎臟疾病提供新的治療方向，腎臟再生終有一天也不再是夢想！

參考文獻：

Engineered miniature kidneys come of age.medicalxpress

Flow-enhanced vascularization and maturation of kidney organoids in vitro.Nature Methods

Growing organoids under flow increases their potential for drug testing, regenerative medicine.https://news.harvard.edu/gazette

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