Клетки отсортированы по hiPSC

Биология связи, том 6, Номер статьи: 483 (2023) Цитировать эту статью

1269 доступов

2 Альтметрика

Подробности о метриках

В последнее время для моделирования проксимальных канальцев почек стали использовать многочисленные микрофизиологические системы. Тем не менее, недостаточно исследований по уточнению функций эпителиального слоя проксимальных канальцев — селективной фильтрации и реабсорбции. В этом отчете клетки псевдопроксимальных канальцев, выделенные из органоидов почек, полученных из индуцированных человеком плюрипотентных стволовых клеток, объединяют и культивируют с иммортализованными клетками проксимальных канальцев. Показано, что совместно культивируемая ткань представляет собой непроницаемый эпителий, который обеспечивает улучшенные уровни определенных транспортеров, белков внеклеточного матрикса коллагена и ламинина, а также превосходный транспорт глюкозы и активность P-гликопротеина. Были обнаружены уровни экспрессии мРНК, превышающие уровни, полученные от каждого типа клеток, что позволяет предположить аномальное синергетическое перекрестное взаимодействие между ними. Наряду с этим тщательно количественно оцениваются и сравниваются улучшения морфологических характеристик и характеристик иммортализованного слоя ткани проксимальных канальцев, подвергнутого после созревания воздействию эндотелиальных клеток пупочной вены человека. Реабсорбция глюкозы и альбумина, а также скорость оттока ксенобиотиков через P-гликопротеин улучшились. Представленные рядом данные подчеркивают преимущества совместно культивированного эпителиального слоя и бислоя, не основанного на ИПСК. Представленные здесь модели in vitro могут быть полезны в персонализированных исследованиях нефротоксичности.

Проксимальные канальцы, расположенные на внешней полоске мозгового слоя почки, являются основным местом реабсорбции натрия, воды, аминокислот и других необходимых питательных веществ, таких как глюкоза и альбумин, которые в противном случае были бы потрачены впустую из клубочкового фильтрата1,2. Таким образом, этот орган имеет решающее значение и подвергался различным попыткам моделирования3,4,5,6,7.

Несмотря на то, что недавние данные ясно подчеркивают влияние эндотелиальной сосудистой сети на эпителий проксимальных канальцев6, все еще недостаточно исследований по оптимизации самой эпителиальной ткани, поскольку предыдущие модели использовали либо первичные клетки, либо иммортализованные клеточные линии. Одним из вариантов было бы использование стволовых клеток из-за их воспроизводимости и способности обеспечивать гораздо лучшие характеристики, подобные in vivo. Тем не менее, не существует источников стволовых клеток, способных производить нефроны во взрослом органе, поскольку все предшественники нефронов расходуются при рождении8,9,10, тогда как получение почечных клеток-предшественников из эмбриональной почки может показаться этически нецелесообразным.

Альтернативно, такие предшественники могут быть воссозданы из индуцированных человеком плюрипотентных стволовых клеток (hiPSC) и дифференцированы непосредственно в различные типы клеток почек с помощью поэтапных протоколов11,12,13,14. Хотя недавно клетки, подобные проксимальным канальцам, были получены из линий ИПСК непосредственно для целей оценки на чипе15, в целом, такие специализированные продукты лишены 3D-ниши, присутствующей in vivo.

С этой целью мы инициируем идею извлечения клеток из органоидов почек, полученных из hiPSC. Органоиды почек, полученные из hiPSC, повторяют поздние стадии развития, имеют сложную трехмерную структуру и содержат клетки всех линий почек, что делает их подходящими источниками клеток с характеристиками, более близкими к in vivo. Более того, у них нет этических проблем получения и дифференциации эмбриональных предшественников нефронов.

В нескольких исследованиях была выдвинута идея создания органоидов почек путем дифференцировки плюрипотентных клеток человека (чПСК)13,14,16,17,18. Однако из четырех популяций предшественников, участвующих в развитии почек человека, т.е. нефронов, эпителиальных мочеточниковых, эндотелиальных и почечных интерстициальных предшественников, большинство этих протоколов создают первые два, образуя только нефроны или собирательные трубочки. Процесс дифференцировки hPSC в органоиды почек, предложенный Takasato et al. повторяет весь ход органогенеза почек человека19,20. Его преимущество заключается в одновременном получении всех четырех популяций предшественников, участвующих в формировании органоидов почек, по сравнению с ранее описанными методами. Кроме того, эти органоиды содержат основные структуры, присутствующие в почках человека. В контексте оценки клеточной функции утверждается, что воздействие на органоиды представляющих интерес соединений и оценка клеточного поглощения будет проблематичным, поскольку правильная апикальная/базолатеральная полярность клеток не может быть подтверждена в совокупности15. Но что, если эти клетки извлечь и разместить на 2D-платформе таким образом, чтобы сформировать правильную полярность?