"Onze vooruitgang bij het creëren van nieuwe soorten nierorganoïden biedt krachtige hulpmiddelen om niet alleen de ontwikkeling en ziekte te begrijpen, maar ook om nieuwe behandelingen en regeneratieve benaderingen voor patiënten te vinden," zei Li, de corresponderende auteur van de studie en een assistent-professor in de geneeskunde, en van stam celbiologie en regeneratieve geneeskunde.

De bouwstenen maken

De eerste auteurs van de studie, PhD-student Zipeng Zeng en postdoc Biao Huang, en het team begonnen met een populatie van zogenaamde ureterische bud-voorlopercellen, of UPC's, die een belangrijke rol spelen bij de vroege ontwikkeling van de nieren. Met behulp van eerste muis- en vervolgens menselijke UPC's waren de wetenschappers in staat cocktails van moleculen te ontwikkelen die de cellen aanmoedigen om organoïden te vormen die lijken op uretische knoppen - de vertakkende buizen die uiteindelijk aanleiding geven tot het verzamelkanaalsysteem. De wetenschappers slaagden er ook in een andere cocktail te vinden om menselijke stamcellen te laten ontwikkelen tot ureterische knoporganoïden.

Een extra moleculaire cocktail duwde ureterische knoporganoïden - gekweekt uit ofwel muis-UPC's of menselijke stamcellen - om zich op betrouwbare wijze te ontwikkelen tot nog meer volwassen en complexe organoïden van de verzamelbuis.

De organoïden van de ureterknop van mens en muis kunnen ook genetisch worden gemanipuleerd om mutaties te bevatten die ziekten bij patiënten veroorzaken, waardoor betere modellen worden verkregen voor het begrijpen van nierproblemen en voor het screenen van potentiële therapeutische geneesmiddelen. De wetenschappers hebben bijvoorbeeld een gen uitgeschakeld om een ​​organoïde model van aangeboren afwijkingen van de nieren en de urinewegen te creëren, bekend als CAKUT.

Naast het dienen als modellen van ziekte, kunnen ureterknoporganoïden ook een essentieel ingrediënt blijken te zijn in het recept voor een synthetische nier. Om deze mogelijkheid te onderzoeken, combineerden de wetenschappers muis-ureterknoporganoïden met een tweede populatie muiscellen: de voorlopercellen die nefronen vormen, die de filtereenheden van de nier zijn. Na het inbrengen van de punt van een in het laboratorium gekweekte ureterknop in een klomp NPC's, observeerde het team de groei van een uitgebreid netwerk van vertakkende buizen die deden denken aan een verzamelkanaalsysteem, versmolten met rudimentaire nefronen.

"Onze gemanipuleerde muizennier heeft een verbinding tot stand gebracht tussen nefron en verzamelbuis - een essentiële mijlpaal voor het bouwen van een functioneel orgaan in de toekomst", zei Li.

Verhaal Bron:

Materialen door Keck School of Medicine van USC. Origineel geschreven door Cristy Lytal. Opmerking: inhoud kan worden bewerkt voor stijl en lengte.

Journal Reference:

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. Generatie van nierorganoïden met patronen die het volwassen nierverzamelkanaalsysteem recapituleren van uitzetbare ureterische knopvoorlopers. Nature Communications, 2021; 12 (1) DOI: 10.1038/s41467-021-23911-5