Gli scienziati sulle cellule staminali fanno grandi progressi nella costruzione di mini-reni

Data: 15 giugno 2021

Fonte: Keck School of Medicine della USC

Riepilogo: i ricercatori hanno creato quello che potrebbe essere un elemento chiave per l'assemblaggio di un rene sintetico. Descrivono come generano strutture renali rudimentali, note come organoidi, che assomigliano al sistema dei dotti collettori che aiuta a mantenere l'equilibrio dei liquidi e del pH del corpo concentrando e trasportando l'urina. Gli organoidi forniscono un modo per studiare le malattie renali che potrebbero portare a nuovi trattamenti e approcci rigenerativi per i pazienti.

 

Un team di scienziati della Keck School of Medicine della USC ha creato quello che potrebbe essere un elemento chiave per l'assemblaggio di un rene sintetico. In un nuovo studio in Comunicazioni naturali, Zhongwei Li e i suoi colleghi descrivono come possono generare strutture renali rudimentali, note come organoidi, che assomigliano al sistema del dotto collettore che aiuta a mantenere l'equilibrio dei liquidi e del pH del corpo concentrando e trasportando l'urina.

"I nostri progressi nella creazione di nuovi tipi di organoidi renali forniscono potenti strumenti non solo per comprendere lo sviluppo e la malattia, ma anche per trovare nuovi trattamenti e approcci rigenerativi per i pazienti", ha affermato Li, autore corrispondente dello studio e assistente professore di medicina e di staminali biologia cellulare e medicina rigenerativa.

Creare gli elementi costitutivi

I primi autori dello studio, il dottorando Zipeng Zeng e il post-dottorato Biao Huang, e il team hanno iniziato con una popolazione di quelle che sono note come cellule progenitrici della gemma ureterale, o UPC, che svolgono un ruolo importante nello sviluppo iniziale del rene. Usando prima topi e poi UPC umani, gli scienziati sono stati in grado di sviluppare cocktail di molecole che incoraggiano le cellule a formare organoidi simili a gemme uretiche, i tubi ramificati che alla fine danno origine al sistema dei dotti collettori. Gli scienziati sono anche riusciti a trovare un cocktail diverso per indurre le cellule staminali umane a svilupparsi in organoidi delle gemme ureteriche.

Un ulteriore cocktail molecolare ha spinto gli organoidi delle gemme ureteriche - cresciuti da UPC di topo o cellule staminali umane - a svilupparsi in modo affidabile in organoidi del dotto collettore ancora più maturi e complessi.

Gli organoidi del germoglio ureterale umano e del topo possono anche essere geneticamente modificati per ospitare mutazioni che causano malattie nei pazienti, fornendo modelli migliori per comprendere i problemi renali e per lo screening di potenziali farmaci terapeutici. Ad esempio, gli scienziati hanno eliminato un gene per creare un modello organoide di anomalie congenite del rene e del tratto urinario, noto come CAKUT.

Oltre a fungere da modelli di malattia, gli organoidi delle gemme ureteriche potrebbero anche rivelarsi un ingrediente essenziale nella ricetta di un rene sintetico. Per esplorare questa possibilità, gli scienziati hanno combinato organoidi di gemme uretere di topo con una seconda popolazione di cellule di topo: le cellule progenitrici che formano i nefroni, che sono le unità di filtraggio del rene. Dopo aver inserito la punta di una gemma ureterale cresciuta in laboratorio in un gruppo di NPC, il team ha osservato la crescita di un'ampia rete di tubi ramificati che ricordano un sistema di dotti collettori, fusi con nefroni rudimentali.

"Il nostro rene di topo ingegnerizzato ha stabilito una connessione tra nefrone e dotto collettore, una pietra miliare essenziale verso la costruzione di un organo funzionale in futuro", ha affermato Li.

 

Storia Fonte:

Materiali fornito da Keck School of Medicine di USC. Originale scritto da Cristy Lytal. Nota: Il contenuto può essere modificato per lo stile e la lunghezza.


Riferimento della Gazzetta:

  1. Zipeng Zeng, Biao Huang, Riana K. Parvez, Yidan Li, Jyunhao Chen, Ariel C. Vonk, Matthew E. Thornton, Tadrushi Patel, Elisabeth A. Rutledge, Albert D. Kim, Jingying Yu, Brendan H. Grubbs, Jill A McMahon, Nuria M. Pastor-Soler, Kenneth R. Hallows, Andrew P. McMahon, Zhongwei Li. Generazione di organoidi renali modellati che ricapitolano il sistema dei dotti collettori del rene adulto dai progenitori delle gemme ureteriche espandibiliNature Communications, 2021; 12 (1) DOI: 10.1038/s41467-021-23911-5
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