研究人员利用人类干细胞培养出具有肾小球的类器官。图片来源：李忠伟

本报讯 作为血液的“过滤器”，肾脏非常复杂，研究人员此前在实验室中利用干细胞仅能培育出大致结构。而9月17日发表于《细胞-干细胞》的一项研究培育出了迄今最逼真的肾脏复制品。

研究人员利用肾脏干细胞，培育出1毫米宽的类器官结构。它具有肾脏的一些复杂内部组织，在移植到小鼠体内后，可以促使后者产生尿液。这一进展将有助于科学家开展肾脏发育和功能方面的研究，并探索相关疾病的治疗方法。

澳大利亚莫纳什大学的发育生物学家Alex Combes表示，该研究培育出的肾脏类器官与之前相比“可能是最好的”，但要用于肾脏移植“还有一段路要走”。

肾脏的复杂程度仅次于大脑，它包含一系列过滤血液的纤细小管，可以重新捕获人体所需的水和其他物质。研究人员一直尝试利用干细胞在实验室培养皿中制造具有肾脏关键特征的类器官，例如执行过滤功能的基本结构——肾单位，以及有助于重新吸收水和钠的集尿管。一些类器官在植入实验动物体内后会产生稀释的尿液。然而，它们在早期发育阶段停滞不前，作为肾脏模型的实用性不佳。

为促进类器官进一步成熟，美国南加利福尼亚大学的干细胞生物学家李忠伟（音）和同事测试了多种具有不同化学成分的干细胞生长培养基，最终发现一种配方能够基于小鼠干细胞培养出具有小管网络结构的肾脏类器官，并且基因表达模式与新生小鼠肾脏相似。

此外，这些类器官还释放出一些与真肾相同的激素。植入小鼠体内后，它们很容易连接到循环系统中并开始过滤血液。不过，李忠伟指出，与以前一样，此次培养出的类器官产生的尿液依然比正常尿液稀，原因是其缺乏肾脏中负责浓缩液体的结构。

研究人员利用人类干细胞也培养出类似的类器官。尽管这些类器官不如小鼠类器官成熟，但仍可连接活体啮齿动物循环系统并过滤血液，不过研究人员无法从中提取尿液。

为测试该方法是否可以帮助建立疾病模型，李忠伟和同事培育出了携带一种可导致多囊肾病的遗传缺陷的类器官。多囊肾病是一种可能导致器官衰竭的遗传性疾病。此类类器官植入小鼠体内后会长出多个囊肿，与多囊肾病患者的肾脏一样。

英国爱丁堡大学的实验解剖学家Jamie Davies指出，李忠伟等人将该类器官移植到小鼠体内，观察到囊肿与免疫细胞之间的相互作用，这是在实验室培养皿中观察不到的，该研究迈出了有意义的一步。

尽管如此，新方法培育的类器官，其内部组织仍然无法接近真实肾脏。李忠伟指出，接下来的一大挑战是诱导类器官发育出将血液输送进肾脏再从肾脏排出的血管，以及将尿液输送到膀胱的导管。研究人员认为这是可行的，并且将在5年内培育出可移植的肾脏类器官，进而开展动物实验。（徐锐）

相关论文信息：

https://doi.org/10.1016/j.stem.2025.08.013