پزشکی احیا کننده مبتنی بر فناوری IPSC برای بیماری های کلیوی

edmund.chen@wecistanche.com

خلاصهبا چند درمان درمانی برایبیماری های کلیویتوجه روزافزون به طب بازساختی به عنوان یک گزینه درمانی جدید معطوف شده است. پیشرفت های اخیر درکلیهبازسازی با استفاده از سلول های بنیادی پرتوان القا شده توسط انسان (hiPSCs) قابل توجه است. بر اساس دانشکلیهتوسعه، تمایز مستقیم hiPSCها به دو جنینیکلیهپیش سازها، سلول های پیش ساز نفرون (NPCs) و جوانه حالب (UB)، ایجاد شده است، که تولید نفرون و ارگانوئیدهای مجرای را قادر می سازد. علاوه بر این، انسانکلیهبافت هایی را می توان از این پیش سازهای مشتق از hiPSC تولید کرد که در آن گلومرول های مشتق از NPC وکلیهلوله ها و مجاری جمع آوری مشتق از UB به هم متصل هستند. القا شدهکلیههنگامی که به موش های دارای نقص ایمنی پیوند زده می شود، بافت ها بیشتر عروقی می شوند. علاوه برکلیهدر بازسازی برای استفاده در پیوند، نشان داده شده است که سلول درمانی با استفاده از NPC های مشتق از hiPSC باعث بهبود حاد می شود.آسیب کلیه(AKI) در موش. مدل‌سازی بیماری و تحقیقات کشف دارو با استفاده از hiPSCهای خاص بیماری نیز به شدت برای درمان‌ناپذیر انجام شده است.کلیهاختلالاتی مانند پلی کیستیک اتوزومال غالببیماری کلیوی(ADPKD). در تلاش برای رسیدگی به عوارض مرتبط بابیماری های کلیویسلول های تولید کننده اریتروپویتین (EPO) مشتق از hiPSC با موفقیت برای کشف داروها و توسعه سلول درمانی برایکلیهکم خونی این بررسی وضعیت فعلی و دیدگاه‌های آینده زیست‌شناسی رشد را خلاصه می‌کندکلیهو پزشکی بازساختی مبتنی بر فناوری iPSC برایبیماری های کلیوی

کلید واژه ها:iPSC; بازسازی کلیه؛ سلول پیش ساز نفرون؛ جوانه حالب؛ سلول درمانی؛ مدل سازی بیماری، کلیه، کلیه.

مقدمه  بیماری های کلیویمشکلات پزشکی و بار اقتصادی بسیار زیادی در سراسر جهان ایجاد می کند، اما درمان های درمانی کمی وجود دارد به جزکلیهپیوند، که به دلیل کمبود شدید عضو اهداکننده با مشکل مواجه می شود [1]. یک راه حل، توسعه یک استراتژی پزشکی بازساختی با استفاده از سلول های بنیادی پرتوان انسانی (hPSCs)، مانند سلول های بنیادی جنینی (hESCs) و سلول های بنیادی پرتوان القایی (hiPSCs) است [2]. به دلیل پتانسیل آنها برای تکثیر بی نهایت و تمایز به هر نوع سلولی در بدن از جملهکلیهانتظار می رود سلول ها، hPSC ها به عنوان منبع سلولی برای پزشکی احیا کننده عمل کنند، مانندکلیهبازسازی و سلول درمانی علاوه بر این، hPSCهای خاص بیماری که دارای استعداد ژنتیکی برای ایجاد بیماری خاص هستند، می توانند برای توسعه مدل هایی برای تجزیه و تحلیل پاتولوژیک و کشف دارو استفاده شوند، که در آن انواع سلول های آسیب دیده متمایز از hPSCها، فنوتیپ های بیماری را در شرایط آزمایشگاهی تولید می کنند [2]. در این مقاله، من پیشرفت‌های اخیر را خلاصه می‌کنمکلیهتحقیقات بازسازی بر اساس زیست شناسی رشد و توصیف چشم اندازهای آینده پزشکی بازساختی و مدل سازی بیماری برایبیماری های کلیوی.

توسعه دهندگان کلیهt  کلیهاز یک لایه جوانه جنینی اولیه، مزودرم میانی (IM) [3] (شکل 1a) مشتق شده است. در مهره داران، IM به طور متوالی منجر به سه می شودکلیه ها،pronephros، mesonephros و metanephros (شکل 1b). مزونفروس بالغ استکلیهاز fsh و دوزیستان، در حالی که متانفروس بالغ استکلیهخزندگان، پرندگان و پستانداران. در حالی که این سهکلیه هااز این نظر که از نفرون ها تشکیل شده اند، مشابه هستندکلیه، تعداد نفرون آنها متفاوت است. پستانداران بالغکلیهمتانفروس

شکل 1 تمایز مستقیمکلیهسلول های دودمان ac نقشه های شماتیک نشان دهنده مشخصات مزودرم (a)، تشکیل سهکلیه ها(ب) و توسعه متانفروس (ج). IM: مزودرم میانی. MM: مزانشیم متانفریک؛ UB: جوانه حالب. d رنگ آمیزی ایمنی سلول های پیش ساز نفرون مشتق از hiPSC (NPCs) برای OSR1، SIX2 و HOXD11. رنگ آمیزی ایمنی یک ارگانوئید نفرونی که از NPCهای مشتق از hiPSC پس از 10 روز کشت بین صورت هوا-مایع تشکیل شده است. PODXL: پودوکالیکسین (مارکر پودوسیت؛ سفید)؛ LTL: لکتین لوتوس تتراگونولوبوس (مارکر لوله پروگزیمال؛ قرمز)؛ CDH1: CADHERIN 1 (نشانگر توبول دیستال؛ سبز). f، g رنگ آمیزی ایمنی سلول های IM قدامی برای OSR1 (سبز) و GATA3 (قرمز؛ f) و یک تجمع سلولی مجرای نفریک برای E-CADHERIN (سبز)، GATA3 (قرمز) و هسته ها (آبی؛ g). h تغییر مورفولوژیکی در طی بازسازی ارگانوئیدهای منشعب iUB به مدت 7 روز. رنگ آمیزی ایمنی یک ارگانوئید iUB برای RET (سبز)، CK8 (قرمز) و PAX2 (آبی). j رنگ آمیزی آبی تولویدین یک ارگانوئید iUB که لومن های لوله ای را نشان می دهد. k تصاویر روشن (چپ) و رنگ‌آمیزی ایمنی (وسط و راست) از ساختارهای لوله‌ای مجرای‌مانند جمع‌آوری شده از ارگانوئید iUB برای FOXA1 (سفید)، AQP2 (قرمز) و GATA3 (سبز). میله های مقیاس، 100 میکرومتر. (د) و (ه) از Tsujimoto و همکاران اقتباس شده‌اند. [12]، (f) و (g)-(k) از Mae و همکاران اقتباس شده‌اند. [14، 15]، به ترتیب توسط یک تعامل متقابل بین دو بافت جنینی مشتق شده از IM، مزانشیم متانفریک (MM) و جوانه حالب (UB؛ شکل 1c) تشکیل می شود. MM باعث ایجاد نفرون ها و بینابینی بزرگسالان می شودکلیه ها، در حالی که UB به تفصیل دستگاه ادراری تحتانی را از مجاری جمع کننده به بخشی از مثانه متمایز می کند [3]. با ایجاد یک روش کلونوژنیک جدید، ما برای اولین بار نشان دادیم که MM حاوی سلول های پیش ساز چند توانی است که می توانند به انواع سلول های اپیتلیال متعددی که نفرون ها را تشکیل می دهند، مانند پودوسیت های گلومرولی وکلیهاپیتلیوم لوله ای [4]. بعدها، آزمایش‌های ردیابی نسب نشان داد که این اجداد با فاکتور رونویسی Six2 مشخص می‌شوند [5]. این پیش سازها امروزه سلول های پیش ساز نفرون (NPC) نامیده می شوند. تاگوچی و همکاران نشان داد که IM به حوزه های قدامی و خلفی تقسیم می شود که به ترتیب باعث ایجاد UB و MM می شوند [6]. بر اساس این یافته هایکلیهتوسعه، تلاش های شدیدی برای بازسازی انجام شده استکلیهسلول های دودمانی از hPSC ها

تمایز هدایت شده hPSCs به دودمان کلیوی به عنوان اولین قدم برای تمایز مستقیم hiPSCها بهکلیهدودمان با تقلیدکلیهتوسعه، گروه ما بر روی تولید سلول های IM متمرکز شد و خطوط hiPSC گزارشگر برای ژن OSR1، یک نشانگر خاص برای IM [7]، با ویرایش ژن تولید کرد [8]. با استفاده از یک سیستم ارزیابی کمی و خطوط گزارشگر hiPSC، ما یک پروتکل تمایز بسیار کارآمد را ایجاد کردیم که hiPSCها را به سلول‌های OSR{3} بیان می‌کند. این سلول‌های IM القا شده پتانسیل رشد را برای تمایز بیشتر به انواع سلول‌های کلیوی بالغ، مانند پودوسیت‌های گلومرولی وکلیهسلول های توبولی، در شرایط آزمایشگاهی و برای تشکیل ساختارهای لوله ای سه بعدی (3 بعدی) با کشت همزمان با سلول های متانفریک موش [8، 9].

تاگوچی و همکاران برای اولین بار روش‌های تمایز انتخابی را برای القای NPCها از طریق IM خلفی از ESCs موش (mESCs) و hiPSCs توسعه داد و همچنین ارگانوئیدهای نفرونی تولید کرد که حاوی گلومرول‌ها وکلیهلوله های آزمایشگاهی از NPC های القا شده [6]. تاکاساتو و همکاران گزارش نسل ازکلیهارگانوئیدهایی که حاوی چندین هستندکلیهانواع سلولی مانند گلومرول ها،کلیهلوله ها، مجاری جمع آوری، سلول های استرومایی و سلول های عروقی [10]. موریزان و همکاران با توسعه یک سیستم کشت دو بعدی. به طور موثر NPCها را از hiPSCها و سپس ارگانوئیدهای نفرون را از NPCها تولید کرد [11]. اخیراً، گروه ما یک روش تمایز گام به گام را برای القای کارآمد hiPSCها به NPC با پتانسیل تمایز برای تشکیل ارگانوئیدهای نفرون [12] توسعه داده است (شکل 1d, e). روش تمایز ما که شامل 6 مرحله است، روند رشد طبیعی NPCها را نسبت به روش‌های گزارش‌شده توسط تاکاساتو و همکاران، با دقت بیشتری خلاصه می‌کند. و موریزان و همکاران. [10،11] و NPCها را در قالب تمایز دوبعدی کارآمدتر نسبت به روش تاگوچی و همکاران تولید می‌کند. که از فرهنگ سه بعدی استفاده می کند [6].

با توجه به تمایز مستقیم دودمان UB، تاگوچی و نیشیناکامورا mESCها و hiPSCها را از طریق IM قدامی و مجرای نفریک (ND) به ساختارهای UBlike متمایز کردند [13]. با این حال، راندمان القایی اپیتلیوم ND پایین بود و خالص سازی سلول های ND با سیتومتری فوو برای آنالیزهای بعدی مورد نیاز است. ما یک روش تمایز دو بعدی کارآمدتر را توسعه دادیم که اپیتلیوم ND را از HiPSCها از طریق IM قدامی تولید می‌کند و شامل مراحل تمایز بعدی بدون تصفیه [14] است (شکل 1f، g). سلول‌های ND القایی ساختارهای UB مانند با نوک RET (بعلاوه) و دامنه‌های تنه CK8 (به‌علاوه) در فرهنگ سه‌بعدی تشکیل دادند. با این حال، ساختارهای UB مانند تولید شده توسط هر دو گروه پتانسیل انشعاب محدودی را نشان دادند. اخیراً، با اصلاح روش تمایز UB، ما با موفقیت ارگانوئیدهای UB القایی (iUB) را تولید کردیم که دارای قطبیت اپیتلیال، لومن های لوله ای و مورفوژنز انشعاب مکرر هستند [15] (شکل 1h-j). علاوه بر این، ما موفق شدیم این ارگانوئیدهای iUB را برای تمایز در جمع آوری ارگانوئیدهای مجرای مربوط به همتایان in vivo خود در جنین های انسانی هفته هفتم بارداری القا کنیم (شکل 1k).

گسترش پیش سازهای کلیهبرای عرضه مقدار زیادی ازکلیهسلول ها برای تحقیقات پایه و بالینی، روش های کشت انبساط آزمایشگاهی برای جنینکلیهاجداد مورد بررسی قرار گرفته اند. براون و همکاران و تانیگاوا و همکاران. گسترش in vitro NPCهای حذف شده از جنین موش را گزارش کرد [16، 17]. لی و همکاران NPCهای مشتق شده از هر دو جنین موش و انسان را در شرایط آزمایشگاهی برای مدت طولانی با استفاده از کشت تجمع سلولی سه بعدی به ترتیب برای 17 و 7 ماه حفظ کرد [18]. این گروه همچنین NPCهای متمایز شده از hiPSCها را در شرایط آزمایشگاهی به مدت 2 ماه با استفاده از همان روش ها گسترش دادند. اگرچه هر سه روش از پروتئین مورفوژنتیک استخوان (BMP) 7 استفاده می کنند، نقش BMP7 در گسترش NPC ناشناخته باقی مانده است. با غربالگری ترکیبات شیمیایی، ما یک مهارکننده JAK3، TCS21311، را به عنوان جایگزینی برای BMP7 در فرهنگ گسترش توسعه یافته توسط لی و همکاران شناسایی کردیم. [18] و نقش بازدارندگی جدیدی از BMP7 در سیگنال دهی JAK{14}}STAT3 برای گسترش NPC نشان داد [19]. علاوه بر این، افزودن TCS21311 به کشت انبساط، نرخ تکثیر NPCهای مشتق شده از جنین و hiPSC موش را بهبود بخشید. اخیراً، ما یک کشت انبساطی برای سلول‌های UB مشتق از hiPSC ایجاد کردیم که در آن سلول‌های منفرد جدا شده از ارگانوئیدهای iUB تکثیر می‌شوند و کلونی‌هایی را تشکیل می‌دهند که نشانگرهای نوک UB را بیان می‌کنند [15]. این کلنی‌های نوک می‌توانند ارگانوئیدهای iUB را با پتانسیل انشعاب مکرر بازسازی کنند و این فرآیند بازسازی می‌تواند حداقل سه بار تکرار شود.

شکل 2 بازسازیکلیهسازه های. شماتیکی که تولید ساختارهای pronephros از کلاهک حیوانات جنین Xenopus را نشان می دهد. b–d تصاویر رنگ‌آمیزی ایمنی کامل (b) و بخش دوگانه (c,d) از یک ریزنمونه معادل مرحله 42 Xenopus (b, c) و یک لارو مرحله 40 (d) با استفاده از یک آنتی‌بادی اختصاصی لوله پرونفریک (3G8، قرمز) و یک آنتی بادی اختصاصی مجرای پرونفریک (4A6، آبی). e شماتیکی که بازسازی در شرایط آزمایشگاهی را نشان می دهدکلیهساختارهای hiPSCs f رنگ آمیزی ایمنی سه گانه روز 20کلیهارگانوئیدها برای نشانگرهای پودوسیت (PODXL)، لوله‌های پروگزیمال (LTL) و لوله‌های دیستال و مجاری جمع‌آوری (CDH1؛ سمت چپ)، و برای PODXL و نشانگرهای توبول‌های دیستال و مجاری جمع‌آوری (AVPR2) و فقط مجاری جمع‌آوری (CALB1؛ سمت راست) . توجه داشته باشید که سیگنال‌های ضعیف CDH1 نیز در بخش‌هایی از LTL به علاوه لوله‌های پروگزیمال در پانل سمت چپ یافت شدند. g شماتیکی که بازسازی in vivo را نشان می دهدکلیهساختارهای hiPSCs h تصویری با بزرگنمایی کمتر که کل میزبان را نشان می دهدکلیهو مشتق از hiPSCکلیهپیوند (سبز) پس از تجویز دکستران کونژوگه رودامین B از طریق ورید دم موش میزبان. i یک تصویر میکروسکوپی مولتی فوتونی داخل حیاتی پس از تزریق دکستران کونژوگه رودامین به ورید دم که نشان می دهد لومن عروق موش میزبان به ساختار گلومرول مانند مشتق از hiPSC (سبز) نفوذ می کند. میله های مقیاس، 100 میکرومتر در (b)–(d) و (f)، 500 میکرومتر در (h) و 40 میکرومتر در (i). (ب) - (د) و (ه) - (i) از Osafune و همکاران اقتباس شده‌اند. [22] و تسوجیموتو و همکاران. [12] به ترتیب [22]

بازسازی کلیه کارهای قبلی برای بازسازیکلیهساختارها از ناحیه احتمالی اکتودرم تخم‌های بارور شده دوزیستان به نام کلاهک حیوانی استفاده کردند که یک توده سلولی چند توان است (شکل 2a). موریا و همکاران گزارش داد که درمان ترکیبی با اکتیوین A و اسید رتینوئیک (RA) باعث ایجاد تمایز کلاهک حیوانی به لوله‌های پرونفریک در شرایط آزمایشگاهی می‌شود [20]. برنان و همکاران نشان داد که گلوموس پرونفریک نیز در ریزنمونه ها القا شده است [21]. ما نشان دادیم که ریزنمونه‌های القا شده حاوی مجاری پرونفریک هستند و بافت‌های پرونفریک را می‌توان از سلول‌های چند توان دوزیستان در شرایط آزمایشگاهی بازسازی کرد [22] (شکل 2b-d). اگر چه در شرایط آزمایشگاهی سیستم بازسازی برای pronephricکلیه هانمی تواند مستقیماً به تحقیقات بالینی ترجمه شود، می تواند به عنوان یک سیستم ساده و مفید برای مطالعه باشدکلیهتوسعه.علاوه بر تولید ارگانوئیدهای نفرون از NPCهای مشتق از mESC و hPSC و جمع آوری ارگانوئیدهای مجرای از سلول های UB مشتق از hPSC، همانطور که در بالا توضیح داده شد، تاگوچی و همکاران. ماوس تولید شدهکلیهارگانوئیدها با ترکیب NPCها و UBهای مشتق از mESC و پیش سازهای بینابینی که از جنین موش که حاوی گلومرول هستند، برداشته شده است.کلیهلوله ها و مجاری جمع آوری [13]. ما انسان را آفریدیمکلیهارگانوئیدها در شرایط آزمایشگاهی با کشت همزمان سلول های NPC و UB که به طور جداگانه از hiPSC ها القا شده اند و در آن گلومرول های مشتق از NPC وکلیهلوله ها و مجاری جمع آوری UB مشتق شده به هم متصل هستند [12] (شکل 2e، f). هنگام پیوند بهکلیهفضای زیر کپسولی موش‌های دارای نقص ایمنی، این مشتق از hiPSCکلیهارگانوئیدهای ادغام شده در عروق خونی موش میزبان (شکل 2g-i).

در خصوص بازسازیکلیهاندام هایی که دارای دستگاه ادراری هستند، روش هایی با استفاده از بدن حیوانات آزمایشی، مانند مکمل سازی بلاستوسیست بین گونه ای [23] و روش طاقچه ارگانوژنیک [24]، بررسی شده است. گوتو و همکاران MESCهای نوع وحشی را به بلاستوسیست های موش صحرایی آنفریک Sall1 (-/-) تزریق کرد و موفق شد موش را بین گونه ای تولید کند.کلیه هادر موش میزبان [23]. فوجیموتو و همکاران یک روش پیوند سلولی را توسعه داد که از طریق آن NPCهای مشتق از hiPSC به سلول پیوند زده شدندکلیهناحیه توسعه (یعنی طاقچه ارگانوژنیک) جنین های موش در رحم، که در آن NPC های پیوند شده و میزبان با هم به مزانشیم کلاهک کایمریک، که به UB موش میزبان متصل بود، کمک می کنند [24]. با این حال، در حالی که MM گلومرول مشتق شده ورناl توبول از PSCها یا NPCهای تزریق شده مشتق شده بود، انواع سلول های تشکیل دهنده کلیه باقی مانده، مانند مجاری جمع آوری مشتق شده از UB و دستگاه ادراری تحتانی و سلول های عروقی، از حیوانات میزبان در این دو استراتژی بودند.

مدل سازی بیماریفناوری iPSC امکان ایجاد مدل‌های بیماری آزمایشگاهی را فراهم کرده است، که در آن hiPSCهای خاص بیماری مشتق شده از سلول‌های بدنی بیمار یا با ویرایش ژن‌های عامل در hiPSCهای مشتق شده از اهداکنندگان سالم به انواع سلول‌های آسیب دیده برای تقلید از فنوتیپ‌های بیماری تمایز می‌یابند [2]. ] (شکل 3a). کارهای قبلی فریدمن و همکاران. HiPSCها را از بیماران مبتلا به پلی کیستیک اتوزومال غالب تولید کردبیماری کلیوی(ADPKD)، که توسط جهش در ژن PKD1 ایجاد می‌شود، و دریافت که hiPSCها و سلول‌های تمایز یافته آن‌ها کاهشی در پلی سیستین 2 را نشان می‌دهند، که مکانیسم جدیدی را روشن می‌کند که در آن پلی سیستین 1 کدگذاری شده توسط ژن PKD1 بیان پلی سیستین 2 را تنظیم می‌کند [25]. گروه ما hiPSCها را از بیماران ADPKD، از جمله آن‌هایی که با آنوریسم‌های داخل جمجمه‌ای عارضه دارند، تولید کردند و تأیید کردند که سلول‌های عروقی متمایز از hiPSCها، تغییری در مدیریت کلسیم داخل سلولی و بیان ژن‌های مرتبط با ماتریکس خارج سلولی، مطابق با سلول‌های عروقی مدل‌های ADPKD نشان دادند.کلیهسلول های کیست به دست آمده از بیماران ADPKD [26].

پیشرفت‌های اخیر در تولید ارگانوئیدهای نفرون از hiPSCها، مدل‌سازی را ممکن کرده استکلیهاختلالاتی مانند نفرونوفتیزیس [27]، سندرم نفروتیک مادرزادی [28] و پلی کیستیک اتوزومال مغلوببیماری کلیوی(ARPKD) [29].کلیویمدل‌های کیست ADPKD با استفاده از ارگانوئیدهای نفرون از PKD1/{2}}hESCهای جهش‌یافته هموزیگوت ویرایش‌شده ژنی تولید شده‌اند [30]. با این حال، آن مدل ها را خلاصه نمی کندکلیهفنوتیپ های کیست که در ADPKD هنگام استفاده از ADPKD هتروزیگوت هتروزیگوت1-هتروزیگوت جهش یافته از بیمار یا ژنتیکی اصلاح شده استفاده می شود. در مقابل، ما اخیراً ارگانوئیدهای نفرون را از هر دو هتروزیگوت و هموزیگوت مشتق شده از بیمار ADPKD و ویرایش شده ژنی تولید کردیم.

شکل 3 مدل سازی ADPKD با استفاده از hiPSC های خاص بیماری. شماتیکی که تحقیقات مدل‌سازی بیماری را برای ADPKD نشان می‌دهد. HiPSCهای خاص بیماری با برنامه ریزی مجدد سلول های بدنی بیماران ADPKD یا ویرایش ژن PKD1/2 در hiPSC های مشتق شده از اهداکنندگان سالم به دست می آیند. مدل های بیماری با تمایز hiPSC های خاص ADPKD بهکلیهبافت برای تجزیه و تحلیل پاتولوژیک و کشف دارو. بنماینده تصاویر درخشان از نوع وحشی و ژنتیکی PKD1-مشتق شده از hiPSC جهش یافتهکلیهارگانوئیدها پس از 7 روز درمان با فورسکولین. ج تعیین کمی نواحی کیستیککلیهارگانوئیدها در (ب). داده ها به عنوان میانگین ± SE از سه آزمایش مستقل با چهار تکرار در هر یک نشان داده می شوند. **پ<0.005 and=""><0.001 by="" one-way="" anova="" and="" bonferroni's=""  method.="" d="" representative="" bright-feld="" images="" of="" normal="" subject-="" and=""  adpkd="" patient-derived="">کلیهارگانوئیدها پس از 7 روز درمان با فورسکولین. eنماینده تصاویر روشن از بیمار مشتق شده استکلیهارگانوئیدها پس از 7 روز درمان با مهارکننده CFTR 172 (100 میکرومولار) یا اورولیموس (10 میکرومولار) در حضور فورسکولین. میله های مقیاس، 300 میکرومتر در (b)، (d، راست) و (e) و 500 میکرومتر در (d، چپ). برگرفته از شیمیزو و همکاران. [31]

PKD{0}}hiPSCهای جهش یافته برای تولید مثلکلیهلژیون های کیست برای درمان اسکولین [31]. قابل توجه است که ما آن را تایید کردیمکلیهکیست ها می توانند از هر سه نوع hiPSC تشکیل شوند (شکل 3b-d). این کیست‌های کلیوی به برخی از داروهای شناخته شده برای مهار تشکیل کیست در ADPKD، مانند هدف پستانداران راپامایسین (mTOR) پاسخ دادند، که نشان می‌دهد این مدل‌ها می‌توانند برای غربالگری ترکیبات دارویی استفاده شوند که از جلوگیری می‌کنند.کلیهتشکیل کیست [31] (شکل 3e). ما در حال حاضر در حال راه‌اندازی سیستم‌های غربالگری شیمیایی با کارایی بالا با اصلاح مدل‌های کیست برای کشف داروی درمانی برای ADPKD هستیم.

رسیدگی به عوارض بیماری های کلیوی  عوارض عمده مرتبط با مزمنبیماری کلیوی(CKD) شاملکلیهکم خونی ناشی از تولید ناکافی هورمون خونساز اریتروپویتین (EPO) توسطکلیه ها. با اينكهکلیهکم خونی با تجویز متناوب عوامل EPO نوترکیب انسانی با موفقیت درمان شده است، درمان های فیزیولوژیکی بیشتری مورد نیاز است. با توجه به اینکه EPO در مراحل جنینی یا در صورت کم خونی شدید حتی در بزرگسالان نیز توسط کبد تولید می شود، ما یک پروتکل تمایز کبدی گزارش شده قبلی را اصلاح کردیم و موفق به تولید سلول های تولید کننده EPO از hiPSC ها (سلول های hiPSC-EPO) شدیم [32]. ] (شکل 4a). این سلول‌های hiPSC-EPO تولید EPO را در پاسخ به محرک‌های هیپوکسیک تنظیم می‌کنند، که از همتایان in vivo آنها تقلید می‌کند (شکل 4b، c). پروتئین EPO موجود در مایع رویی کشت، اثرات تقویت کننده تمایز را بر دودمان اریتروئیدی بر اساس سنجش کلونی سازی با استفاده از پیش سازهای خونساز انسانی نشان داد (شکل 4d). علاوه بر این، این سلول های hiPSC-EPO بهبود یافتندکلیهکم خونی به مدت 7 ماه پس از پیوند در مدل های موش ناشی از تجویز آدنین (شکل 4e). بنابراین، سلول‌های hiPSC-EPO می‌توانند برای کشف داروهای جدید و توسعه درمان‌های سلولی علیه کم خونی کلیوی مورد استفاده قرار گیرند [32].

سلول درمانیتحقیق در مورد سلول درمانی با استفاده از جنین مشتق از hiPSCکلیهاجداد انجام شده است. در تلاش برای بررسی پتانسیل درمانی آنها در برابربیماری های کلیوی، مانند NPC پیوند زدیمکلیهاجداد تولید شده از hiPSCها با روش تمایز ما به زیر کپسول حادآسیب کلیهمدل‌های موش (AKI) ناشی از آسیب ایسکمی/پرفیوژن مجدد، یافتند که پیوند به طور قابل‌توجهی باعث سرکوب ine (Cre) در موش‌های میزبان شد [33] (شکل 5a). علاوه بر این، درمان به طور قابل توجهی آسیب های بافتی ناشی از AKI، مانند نکروز لوله ای را بهبود بخشید (شکل 5b). قابل توجه، فیبروز بینابینی، که منعکس کننده پیشرفت بیماری مزمن است، به طور قابل توجهی نیز جلوگیری شد. اجداد پیوندی AKI را بدون ادغام در میزبان بهبود دادندکلیهبافت ها، نشان می دهد که اثرات پاراکرین توسط عوامل رنوتروفیک ترشح شده از hiPSC مشتق شده است.کلیهاجداد عامل اصلی مزایای درمانی هستند. روشن کردن این عوامل به توسعه یک سلول درمانی و همچنین داروهای جدید علیه AKI کمک می کند [33، 34].

ایمبرتی و همکاران همچنین مزایای درمانی سلول درمانی با استفاده از hiPSC را گزارش کردکلیهپیش سازها در برابر مدل های موش AKI ناشی از سیس پلاتین [35]. آنها NPC مشتق شده از hiPSC را تزریق کردندکلیهاجداد با پروتکل خود در مدل های موش AKI از طریق ورید دم تولید می شوند. این درمان پیوند همچنین به طور قابل توجهی AKI را بهبود می بخشد، همانطور که با کاهش سطح BUN و یافته های بافت شناسی مشهود است. اگر چه پروتکل های تمایز برای تولیدکلیهپیش سازها و مدل های موش AKI متفاوت بودند، این دو گزارش برای اولین بار مزایای درمانی بالقوه سلول درمانی با استفاده از پیش سازهای کلیوی مشتق از hiPSC را نشان دادند.بیماری های کلیوی

نتیجه گیری و چشم انداز آینده پیشرفت های قابل توجه در تولید جنینکلیهاجداد وکلیهبافت هایی از hPSC ها ساخته شده اند. با این حال، موانعی وجود دارد که باید قبل از کاربرد بالینی بر آنها غلبه کرد. در خصوص بازسازیکلیه، نسل بزرگترکلیهبافت ها وکلیهساختارهای لگنی و حالب مانند که مجاری جمع کننده در آن جمع می شوند، به دست نیامده است. علاوه بر این، ادغام hiPSC مشتق شده استکلیهسازه به کشتی های بزرگ مورد نیاز است. سلول درمانی با استفاده از hiPSC مشتق شده استکلیهاجداد نیز باید با مدل های CKD بررسی شوند. در نهایت، مدل های مبتنی بر hiPSC برای برخی توسعه یافته استبیماری های کلیویاز جمله ADPKD، و شناسایی ترکیبات دارویی کاندید علیهبیماری های کلیویانتظار می رود.

شکل 4 تمایز سلول های تولید کننده EPO و سلول درمانی در برابرکلیهکم خونی رنگ آمیزی ایمنی سلول های تولید کننده EPO مشتق از hiPSC (سلول های hiPSC-EPO) برای EPO (سبز) و AFP (قرمز). b تجزیه و تحلیل دوره زمانی بیان mRNA EPO (سمت چپ) و ترشح پروتئین (راست) توسط سلول های hiPSC-EPO که در شرایط کم (1 درصد) و اکسیژن طبیعی (21 درصد) کشت شده اند. بیان mRNA EPO و ترشح پروتئین به ترتیب با استفاده از qRT-PCR و ELISA مورد بررسی قرار گرفت. c تأثیر مهارکننده‌های PHD بر بیان mRNA EPO (چپ) و ترشح پروتئین (راست) در سلول‌های HepG2 و سلول‌های hiPSC-EPO. d تصاویر نماینده واحد اریتروئید تشکیل دهنده انفجار (BFU-E) القا شده توسط EPO نوترکیب انسانی (rhEPO؛ بالا) و پروتئین hiPSC-EPO (پایین) در سنجش های پیش ساز خونساز کلونوژنیک با استفاده از محیط نیمه جامد مبتنی بر متیل سلولز. مقادیر هماتوکریت تا 28 هفته پس از پیوند سلول های hiPSC-EPO به القا شده با آدنین ارزیابی شد.کلیهموش‌های دارای نقص ایمنی کم‌خونی (NOD. CB17-موش Prkdcscid/J). ناحیه سایه دار خاکستری محدوده طبیعی هماتوکریت را نشان می دهد. میله های مقیاس، 40 میکرومتر در (a) و 200 میکرومتر در (d). اقتباس از Hitomi و همکاران. [32]

تشکر و قدردانی نویسنده از تمامی اعضای CiRA، دانشگاه کیوتو، به ویژه دکتر پیتر کاراگیانیس برای مطالعه انتقادی و اصلاح نسخه خطی و خانم میساکی اوچیودا برای ترسیم تصاویر تشکر می کند و از نویسندگانی که به دلیل امکان استناد به مطالعات آنها امکان پذیر نیست عذرخواهی می کند. محدودیت های فضا تحقیقات نویسنده توسط آژانس تحقیقات و توسعه پزشکی ژاپن (AMED) از طریق کمک مالی تحقیقاتی خود "مرکز اصلی تحقیقات سلولی iPS، توسعه فناوری و برنامه شتاب برای تحقیقات بیماری های صعب العلاج با استفاده از سلول های iPS خاص بیماری، تحقیقات" پشتیبانی می شود. شبکه مرکز تحقق پزشکی بازساختی».

رعایت استانداردهای اخلاقی

تضاد منافعKO موسس و عضو بدون حقوق هیئت های مشاوره علمی iPS Portal, Inc. و موسس و مشاور ارشد علمی RegeNephro Co., Ltd است.حقوق بشر و حیواناتتمام آزمایش‌ها با iPSCها توسط کمیته‌های اخلاقی سازمانی تأیید شده و طبق دستورالعمل‌های مؤسسات و اعلامیه هلسینکی انجام شد. تمام آزمایش‌های حیوانی توسط کمیته‌های آزمایش حیوانی سازمانی تأیید شد و مطابق با دستورالعمل‌های سازمانی انجام شد.رضایت آگاهانهرضایت آگاهانه از همه افرادی که iPSCهای آنها در مطالعات استفاده شده بود، اخذ شد.

دسترسی آزاداین مقاله تحت مجوز Creative Commons Attribution 4 مجوز دارد.0 مجوز بین‌المللی، که استفاده، اشتراک‌گذاری، اقتباس، توزیع و تکثیر را در هر رسانه یا قالبی مجاز می‌سازد، تا زمانی که اعتبار مناسب را به نویسنده(های) اصلی بدهید. و منبع، پیوندی به مجوز Creative Commons ارائه دهید و نشان دهید که آیا تغییراتی ایجاد شده است یا خیر. تصاویر یا سایر مطالب شخص ثالث در این مقاله در مجوز Creative Commons مقاله گنجانده شده است، مگر اینکه در خط اعتباری مطالب به گونه دیگری ذکر شده باشد. اگر مطالب در مجوز Creative Commons مقاله گنجانده نشده است و استفاده مورد نظر شما توسط مقررات قانونی مجاز نیست یا از استفاده مجاز فراتر می رود، باید مستقیماً از دارنده حق نسخه برداری مجوز دریافت کنید. برای مشاهده یک کپی از این مجوز.