3D Raum Organoids Rau Lub Rooj Zaum-rau-bedside Txhais

Hu rau: emily.li@wecistanche.com

Navin Gupta, thiab al

Abstract

Lub raum yog ib qho tseem ceeb hauv nruab nrog cev uas lim cov ntshav, tshem tawm cov zis pov tseg thaum tswj cov kua dej thiab electrolyte homeostasis. Cov qauv kev tshawb fawb tam sim no xws li kab lis kev cai ntawm tes zoo li qub thiab cov qauv tsiaj tsis txaus los tuav cov tib neeg txoj hauv kev hauv vivo lossis tsis muaj nqi txhais lus. Kom ceevraumkev tshawb fawb, cov cuab yeej tshawb fawb tshiab yog xav tau. Cov kev txhim kho tsis ntev los no tau tso cai rau kev qhia sib txawv ntawm induced pluripotent qia hlwb los tsim lub raum organoids.Lub raumorganoids zoo ib yam li tib neeg lub raum hauv vitro thiab tuaj yeem siv rau hauv cov tshuaj kho dua tshiab thiab ua rau kev loj hlob, toxicity, thiab kab mob qauv. Txawm hais tias cov kev tshawb fawb tam sim no tau pom zoo cov lus cog tseg, cov teeb meem tseem muaj xws li kev tsis paub tab, kev tsim tawm tsis pub dhau, thiab tsis muaj cov kab mob vascular perfusable thiab khaws cov kav dej. Qhov kev tshuaj xyuas no muab cov ntsiab lus ntawm peb qhov kev nkag siab tam sim no ntawm nephrogenesis uas tau ua rau lub raum organoids. Tom ntej no, muaj peev xwm siv ntawmraumorganoids tau tham tom qab kev pom yav tom ntej. Qhov kev tshuaj xyuas no qhia tias kev nce qib hauv kev tshawb fawb hauv lub raum organoid yuav ua kom yooj yim los ntawm peb txoj kev paub txog nephrogenesis thiab sib txuas cov kev cog lus zoo xws li cov qauv ntawm lub cev-on-a-chip.

Lub raum organoid. Stem cells. Bioengineering.Nephron

Nyem qhov no kom tau txais cov ntaub ntawv ntxiv txog Cistanche rau lub raum

Taw qhia

Lub raum yog ib qho tseem ceeb hauv nruab nrog cev uas lim cov ntshav los tsim cov metabolic pov tseg, destined rau urinary excretion. Lub raum muaj qhov zoo tshaj plaws plasticity hauv kev kho cov zis muaj pes tsawg leeg, sib xyaw nrog kev tso tawm kom tswj tau cov kua dej homeostasis thiab cov kua dej sib npaug. Raws li lub raum mammalian yog ib yam khoom uas tsis yog regenerative, poob ntawm functional units, los yog nephrons, accumulates nyob rau hauv tag nrho cov tib neeg [1]. Cov kab mob ntawm cov kab mob siab, uas yog, ntshav siab thiab ntshav qab zib mellitus, tshuaj los yog hemodynamic-induced mobraumraug mob(AKI), thiab cov kab mob tseem ceeb ntawm lub raum, yog ib qho ua rau kom nrawm nrawm ntawm lub raum tsis ua haujlwm thiab suav nrog cov kab mob loj rau mob raum (CKD) [2]. CKD muab faib ua theem raws liraum kev ua haujlwm tsis zoo, uas ua rau lub cev derangements thiab kua dej tsis txaus lub luag haujlwm rau kev mob hnyav thiab kev tuag. Hauv Tebchaws Meskas, CKD muaj cov ntaub ntawv tshaj tawm txog 14 feem pua ​​[3], muaj tus nqi kho mob txhua xyoo ntawm $ 120 nphom [4], cuam tshuam tsis zoo rau lub neej zoo [5], thiab nyob rau theem siab culminates nyob rau theem kawg ntawm lub raum kab mob ( ESRD), uas yuav tsum tau xav tau kev kho lub raum hloov (RRT). Cov ntaub ntawv ntawm RRT suav nrog kev lim ntshav thiab hloov pauv, tus qub accounting rau 7 feem pua ​​​​ntawm Medicare peev nyiaj [6] thiab tom kawg txwv los ntawm kev muab khoom nruab nrog cev [7]. CKD thiab ESRD nthuav tawm lub nra hnyav ntawm kev kho mob thiab cov nqi, nrog rau cov neeg mob uas muaj kab mob no [8].

Txhawm rau daws cov teeb meem no, kev tshawb fawb tseem ceeb thiab kev txhais lus tau ua nyob rau hauv thaj chaw ntawmraum kev loj hlob, nephrotoxicity testing, kab mob qauv, thiab raum regenerative tshuaj. Cov cuab yeej tshawb fawb ib txwm muaj nyob rau hauv vitro cell kab lis kev cai, los ntawm ob qho tib si cais thawj lub raum hlwb thiab cov kab mob hloov pauv tsis txawj tuag, thiab hauv vivo tsiaj qauv. Thaum cov qauv no tau siv los kawm txog lub raum physiology thiab pathology nrog qee qhov kev vam meej, lawv muaj cov kev txwv uas tuaj yeem ua rau tsis zoo txhais lus ntawm kev tshawb fawb hauv chaw kuaj mob rau kev kho mob [9]. Cov qauv hauv vitro feem ntau txwv rau kev tsom xam ntawm ib leeg-cell hom, tsis quav ntsej txog kev cuam tshuam ntawm intercellular thiab ib puag ncig kev cuam tshuam hauv cov ntaub so ntswg heterogeneous, xws li lub raum. Cov qauv tsiaj, thaum kev sib koom ua ke ntawm lub cev lub cev, raug txwv los ntawm kev sib txawv ntawm cov hom sib txawv, uas ua rau cov lus xaus tsis ncaj ncees uas tuaj ntawm tus nqi siab ntawm lub sijhawm thiab tus nqi [10]. Cov txheej txheem tshiab ntawm kev sim hauv tib neeg lub hlwb thiab cov ntaub so ntswg yog qhov tsim nyog los kov yeej cov kev txwv ntawm kev tshawb fawb ib txwm muaj [11].

Raws li qhov tsim nyog yog leej niam ntawm kev tsim kho tshiab, kev nce qib hauv cov txheej txheem siv tib neeg pluripotent qia hlwb (hPSCs) tau tsim cov txheej txheem peb-dimensional, multicellular, thiab cov ntaub so ntswg tshwj xeeb, hu ua organoids. Lub siab, ntsws, lub plawv, txoj hnyuv, thiab lub raum organoids tso cai rau kev sim hauv tib neeg cov ntaub so ntswg hauv vitro [12]. Nyob rau hauv txoj kev xav, cov ntaub so ntswg uas muaj tag nrho ntawm tib neeg soma tuaj yeem tsim tawm ntawm qhov ntsuas, los ntawm kev tsim txiaj ntawm hPSCs txhais cov yam ntxwv ntawm pluripotency thiab kev rov ua dua tus kheej. Ob hom hPSCs yog human embryonic stem cells (ESCs) thiab human-induced pluripotent stem cells (iPSCs). Xyoo 1998, Thomson et al. thawj zaug piav qhia txog tiam ntawm ESC kab muab los ntawm tib neeg blastocysts. Txhawm rau tiv thaiv kev tsis sib haum xeeb ntsig txog lub hauv paus chiv keeb ntawm ESCs, hauv 2006, Takahashi li al. tau piav qhia txog txoj kev hloov pauv los ua kom muaj pluripotency nyob rau hauv qhov sib txawv ntawm somatic hlwb. Termed iPSCs, cov hlwb no yog tsim los ntawm transcriptional activation ntawm Yamanaka yam (Oct4, Sox2, Klf4, thiab c-Myc) [13]. Sib nrug los ntawm kev zam cov teeb meem kev coj ncaj ncees, iPSCs ntxiv tso cai rau kev siv tshuaj kho tus kheej. iPSCs sawv cev rau qhov tsis muaj kev txwv ntawm cov hlwb uas yog isogenic rau lawv niam txiv somatic cell [13]. Cov neeg mob tshwj xeeb iPSCs nrog kev hloov pauv tshwm sim tuaj yeem siv los tsim cov qauv kho mob ntsig txog kab mob hauv tib neeg cov ntaub so ntswg, tshwj xeeb tshaj yog nyob rau hauv cov xwm txheej uas tsis muaj tus qauv tsiaj. Hauv cov qauv kab mob uas tau txais txiaj ntsig, kev tswj hwm genome-kho yuav tsim kom muaj kev sib txuas ncaj qha ntawm genotype thiab phenotype [14]. Immunocompetent regenerative tshuaj txoj hauv kev tuaj yeem siv ntau cov ntaub so ntswg tshwj xeeb tsim los ntawm tus neeg mob iPSCs, tsis lees paub qhov xav tau rau kev tiv thaiv kab mob thiab hla qhov tsis txaus ntawm cov khoom nruab nrog cev [15]. Kev siv cov txiaj ntsig kev txhais lus ntawm hPSCs, tshwj xeeb tshaj yog iPSCs, tuaj yeem hloov pauv txoj haujlwm ntawm kev txhim kho tshuaj thiab kev hloov pauv hauv nruab nrog cev uas ua rau muaj txiaj ntsig zoo rau tib neeg kev noj qab haus huv thiab kab mob.

Lub peev xwm ntawm hPSCs los tsim kho tag nrho cov hlwb ntawm lub cev ua rau muaj kev sib tw loj, tshwj xeeb, yuav ua li cas tswj kev sib txawv ntawm cov xov tooj ntawm tes thiab cov ntaub so ntswg tshwj xeeb. Mammalian organogenesis ua tus archetype rau kev qhia txawv, qhov ua tau zoo ua ntu zus ntawm cov cell nruab nrab uas tshwm sim thaum lub cev loj hlob [16]. Conversely, ncaj qha reprogramming koom nrog induction ntawm cell hom-specific transcription yam, bypassing intermediate cell hom thaum lub sij hawm hloov dua siab tshiab ntawm ib tug somatic cell mus rau lub hom phiaj cov pej xeem. Thaum tau txais txiaj ntsig los ntawm cov txheej txheem yooj yim dua, kev hloov kho ncaj qha feem ntau ua rau tsis tiav kev hloov pauv mus rau lub hom phiaj ntawm tes vim yog DNA methylation profile thiab epigenetics ntawm niam txiv cell [17]. Txawm hais tias ncaj qha reprogramming tau tshwm sim nrog kev hloov pauv tiav, qhov tshwm sim zoo li yuav yog ib qho ntawm cov neeg hauv cellular [18]. Hais txog lub raum, ntau tshaj li kaum ob lub xov tooj sib txawv pab txhawb rau cov qauv thiab kev ua haujlwm ntawm nephron hauv vivo. Kev kho dua tshiab ntawm nephron yuav xav tau ncaj qha reprogramming rau cov poj koob yawm txwv ntawm txhua hom kev pab cuam ntawm tes, xws li, nephron progenitor cells, endothelial progenitor cells, thiab stromal progenitor cells [19]. Qhov rov xav tau txoj hauv kev los tsim cov ntaub so ntswg zoo ib yam li lub raum ib txwm yog qhia kev sib txawv, ib txoj hauv kev tau ua raws li kev paub txog kev loj hlob ntawm lub raum. Hauv kev tshuaj xyuas no, peb pom lub luag haujlwm tseem ceeb uas lub raum kev loj hlob biology tau ua nyob rau hauv tiam ntawm hPSC-los ntawm lub raum organoids, luv luv hais txog kev siv lub raum organoid thev naus laus zis, thiab sib tham txog cov lus qhia yav tom ntej uas hais txog cov kev txwv tam sim no thiab cov teeb meem rau kev kho mob txhais lus.

Kev loj hlob ntawm lub raum

Kev txhim kho raum ua haujlwm raws li tus qauv kub rau kev qhia sib txawv, los tsim cov ntaub so ntswg hauv vitro feem ntau biosimilar rau nws hauv vivo counterpart. Ntau xyoo ntawm kev loj hlob ntawm kev loj hlob ntawm cov tsiaj cov qauv qhia tau hais tias Wnt, FGF, retinoic acid, thiab TGF- / BMP txoj kev tswj morphogenesis, cov ntaub so ntswg qauv, thiab induction ntawm lub cev primordia [12]. Txoj hauv kev no yog qhov tseem ceeb rau txoj kev loj hlob ntawm cov ntaub so ntswg thoob plaws 3 txheej kab mob, nrog rau mesoderm-derived raum. Lub mesoderm, sandwiched ntawm endodermal thiab ectodermal khaubncaws sab nraud povtseg, yog qauv los ntawm lub gastrulation ntawm hPSCs (anterior epiblasts) los ntawm lub primitive streak, ib tug transient qauv uas txhais lub anterior-posterior thiab medial-lateral axes ntawm lub tsim embryo [12]. Lub anterior-posterior axis ntawm mesoderm yog txiav txim los ntawm lub sij hawm ntawm involution los ntawm lub primitive streak nrog ib ntus raug rau Wnt signaling, raws li hPSCs uas involute los ntawm lub primitive streak migrate anteriorly rau thawj zaug pab rau anterior qauv, sau posteriorly tom qab ntawd. Qhov nruab nrab ntawm qhov nruab nrab ntawm lub mesoderm yog txiav txim siab los ntawm rostrocaudal BMP gradient nyob rau hauv thawj streak, raws li hPSCs nyob rau hauv gastrulation los ntawm rostral primitive streak (tsawg BMP kev ua si) ua paraxial mesoderm, los ntawm nruab nrab-primitive streak (moderate BMP kev ua) intermediate mesoderm (IM), thiab dhau los ntawm caudal primitive streak (siab BMP kev ua si) ua rau sab phaj mesoderm [20, 21]. Nyob rau hauv thawj streak, Wnt teeb liab ncua sij hawm thiab BMP teeb liab degree yog qhov tseem ceeb ntawm kev txiav txim siab nyob rau hauv lub mesodermal kab mob txheej.

Nyob rau hauv mammalian kev loj hlob ntawm lub raum, muaj 3 theem nephric, pronephros, mesonephros, thiab metanephros, uas tag nrho derived los ntawm mesoderm. Cov kev tshawb fawb hauv nas qhia tau hais tias cov metanephros, uas pheej ua rau cov neeg laus lub raum, yog muab los ntawm kev sib txuas ntawm ob lub IM-derived cov ntaub so ntswg, metanephric mesenchyme (MM) thiab ureteric bud (UB) [22]. Lub MM yog tsim los ntawm nephron progenitor cells (NPCs) interspersed nrog stromal hlwb, thaum lub UB cov ntaub ntawv raws li ib tug remnant outpouching los ntawm Wolffian duct, ib tug degenerative qauv uas ntws cov primitive mesonephros mus rau cloaca [23]. Concentrated NPCs ntawm MM's cap mesenchyme undergo morphogenesis zuj zus los ntawm comma-puab mus rau S-shaped cev, uas segmentally sib txawv mus rau hauv contiguous epithelial lug muaj xws li, podocytes, proximal tubules, ib lub voj ntawm Henle, distal tubules, thiab txuas tubules. 24–27] ib. Cov tubules txuas ntawm ib tus neeg nephrons converge nyob rau hauv ib tug branched sau system muab los ntawm UB, tom qab reciprocal induction ntawm ob cov ntaub so ntswg [28]. UB-derived Wnt signaling catalyzes lub mesenchymal-rau- epithelial hloov (MET) ntawm NPCs rau nephron epithelia [29], thaum MM-derived GDNF signals los ntawm Ret/GFRA1 complex tswj branching morphogenesis [30] (Fig. 1).

Fig. 1 Txoj kev loj hlob ntawm tib neeg lub raum los ntawm lub primitive streak mus rau ib tug paub tab nephron. [1] Cov primitive streak (PS) ua rau nce mus rau mesoderm thiab tom qab ntawd mus rau nruab nrab mesoderm (IM) los ntawm qhov posterior IM (PIM) thiab anterior IM (aIM) tuaj yeem paub qhov txawv thaum ntxov gastrulation. [2] Metanephric mesenchyme (MM) uas suav nrog nephron progenitor cells (NPCs) thiab stromal hlwb yog tsim los ntawm PIM whereas lub aIM tsim Wolffian duct los ntawm cov ureteric bud (UB) tsim. UB pib branching nrog NPCs, stromal progenitor cells (SPC), thiab endothelial progenitor cells (EPC). Nyob rau theem no, vasculature tsis nkag mus rau NPC cov pej xeem. [3] Tom ntej no, NPCs tsim lub raum vesicles uas tsim lub cev zoo li lub cev ua raws li lub cev s. Thaum kawg, cov qauv no txuas nrog UB thiab dhau los ua nephron paub tab. Cov ntshav yog lim nyob rau hauv lub glomerulus (grey) uas txav lub ultrafiltrate mus rau lub sau tubule (daj) los ntawm lub proximal tubule (txiv kab ntxwv), lub voj ntawm Henle (xiav), thiab lub distal tubule (ntsuab). Cov cim sib thooj rau txhua tus qauv raug muab.

Ib qho kev tawg loj hauv peb txoj kev nkag siab ntawm lub raum kev loj hlob tau tshwm sim hauv 2014 thaum Taguchi li al. pom tsis tau tias T plus MM precursors yog qhov txawv txav ntawm Osr1 ntxiv rau UB progenitors [31], siv cov txheej txheem tracing, sau tseg tias ua ntej ua haujlwm tau pom cov poj koob yawm txwv hauv Osr1 ntxiv rau IM yam tsis muaj kev piav qhia ntxiv [22]. Nyob rau hauv txoj kev tshawb no, Osr1-GFP nas tau siv los txiav txim siab tias Osr1 tau qhia nyob rau lub sijhawm sib txawv thiab qhov chaw sib txawv hauv thaj tsam nephric ntawm IM. Los ntawm histological tsom xam thiab sorting / reaggregating OSR1-GFP ntxiv rau cov hlwb ntawm ntau theem kev loj hlob, cov kws sau ntawv muaj peev xwm ua kom pom tau tias anterior IM pab txhawb rau mesonephros, mesonephric duct (Wolffian duct), thiab ureteric bud (outpouching ntawm lub Wolffian duct), thaum lub posterior IM muaj Six2 ntxiv rau Sall1 ntxiv rau NPCs ntawm MM uas sib txawv rau hauv cov hlwb epithelial ntawm nephron. Qhov kev txiav txim siab tias MM yog muab los ntawm posterior IM, thiab UB los ntawm anterior IM, nrog rau cov yam ntxwv ntawm cov cim qhia, muab ib txoj hauv kev rau qhov tshwj xeeb induction ntawm lub raum tshwj xeeb kab thiab tau ua kom muaj kev sib txawv ntawm cov txheej txheem kom ua tau zoo induce MM-derived nephron. epithelia tsis muaj kab mob ntawm lwm yam IM derivatives. Qhov tseem ceeb, cov kev tshawb fawb keeb kwm xav tias nas lub raum txoj kev loj hlob cuam tshuam txog tib neeg nephrogenesis. Muab piv rau tib neeg thiab nas lub raum txoj kev loj hlob, kev tshawb fawb tsis ntev los no tau piav qhia ob qho tib si convergent thiab divergent nta, nrog rau kev tsim lobe, progenitor niche lub koom haum, thiab kev qhia ntawm cov xov tooj ntawm tes-txhais cov cim [32]. Hauv cov kev tshawb fawb no, tib neeg lub raum cov ntaub ntawv tau txais los ntawm posthumous embryonic cov ntaub so ntswg, tso cai rau kev nkag siab tsis zoo li kev sim. Kev tshwm sim ntawm hPSC-los ntawm lub raum organoids tso cai rau kev ntsuas kev xav hauv tib neeg lub raum kev loj hlob, ntawm cov ntawv txhais lus.

3D lub raum organoids

Cov kev txhim kho tsis ntev los no tau ua rau tsim cov kab mob raum los ntawm tib neeg-induced pluripotent qia hlwb (hiPCS) los ntawm kev qhia sib txawv [33], tsim kom muaj ib qho tshiab translational platform rau kev tsim tshuaj thiab kev siv tshuaj kho dua tshiab. Organoids yog cov kab mob me me hauv vitro uas nws tus kheej teeb tsa los ntawm (stem) hlwb hauv 3D microenvironments. Lawv pom zoo sib xws nrog lawv nyob rau hauv vivo counterparts ntawm cov ntaub so ntswg morphology, cell suav, proliferation, thiab sib txawv [34].

Tom qab delineating lub hauv paus chiv keeb ntawm MM thiab UB thaum lub sij hawm mammalian lub raum kev loj hlob thiab ua hauj lwm rov qab nyob rau hauv ib tug stepwise mus kom ze los txheeb xyuas cov theem nrab thiab lawv cov yam ntxwv cim qhia, Taguchi li al. tsim cov txheej txheem sib txawv rau MM hauv ob tus nas thiab tib neeg PSCs [31]. Tshwj xeeb, embryoid lub cev tsim los ntawm OCT3 / 4 ntxiv rau SOX2 ntxiv rau hPSCs tau raug ncua Wnt thiab BMP4 teeb liab los txhawb T plus CDX2 ntxiv rau nascent mesoderm, uas yog destined los pab txhawb rau cov hlwb ntawm posterior nascent mesoderm. Qhov nruab nrab ntawm lub axis ntawm mesoderm tau coj mus rau WT1 ntxiv rau HOXD11 ntxiv rau OSR1 ntxiv rau tom qab IM los ntawm kev kho mob nrog BMP4, Activin, thiab retinoic acid. Tom ntej no, qis Wnt thiab FGF9 tau siv los txhawb kev txhim kho OSR1 ntxiv rau SIX2 ntxiv rau SALL1 ntxiv rau WT1 ntxiv rau NPCs, nrog rau kev tshaj tawm qhov ua tau zoo ntawm ~ 62 feem pua. Thaum NPCs tau tsim los ntawm ob tus nas thiab tib neeg PSCs, coculture nrog nas embryonic tus txha caj qaum yog tsim nyog los ntxiv qhov sib txawv rau hauv cov tubules ze, tubules distal, thiab podocyte pawg.

Siv ob qho tib si hESCs thiab hiPSCs hauv monolayer kab lis kev cai, Morizane li al. tau piav qhia txog kev sib txawv ntawm cov txheej txheem uas ua rau SIX2 ntxiv rau SALL1 ntxiv rau WT1 ntxiv rau NPCs nrog txog 90 feem pua ​​​​ntawm kev ua tau zoo los ntawm kev sib txawv hnub 8-9. Luv luv, txuas ntxiv Wnt signaling induced primitive streak lig uas tau raug activin los ua PIM, uas txawv rau NPCs teb rau FGF9. NPCs tau muab sau ua ke hauv peb-dimensional suspension kab lis kev cai los ntawm centrifugation, raug rau ib ntus CHIR99021 (CHIR) pulse los simulate UB-derived Wnt signaling rau catalyze MET hauv NPCs, thiab txuas ntxiv mus rau FGF9 kom nthuav dav thiab tswj lub qia ntawm NPE niche [35]. Tom qab CHIR mem tes, MM hloov mus rau PAX8 ntxiv rau LHX1 ntxiv rau peritubular aggregate, uas ntxiv sib txawv rau hauv LAM1 ntxiv rau lub raum vesicle los ntawm kev sib txawv hnub 14. Hauv stochastic sib txawv (xws li, tsis muaj lwm yam), lub raum vesicles nws tus kheej-patterned rau hauv nephron-zoo li. Cov qauv uas muaj cov kab mob sib kis uas muaj ntau yam cim rau txhua qhov ntawm cov podocytes (NPHS1 ntxiv rau PODXL ntxiv), cov tubules ze ze (LTL ntxiv), lub voj ntawm Henle (CDH1 ntxiv rau UMOD ntxiv), cov tubules distal (CDH1 ntxiv rau UMOD- ), thiab txuas tubules ( CDH1 plus AQP2 plus ) [36].

Freedman et al. tau siv txoj hauv kev sib txawv los tsim cov txheej txheem yooj yim kom tau txais lub raum organoids. Ntawm no, cov kws sau ntawv tau siv txoj kev Sandwich Matrigel los muab 3D microenvironment rau hPSCs los tsim cov spheroids nyob ib puag ncig hollow, amniotic-zoo li kab noj hniav [37]. Los ntawm kev qhia sib txawv, cov spheroids no tau txhawb kom ua rau lub raum organoids nrog ob-kauj ruam raws tu qauv. Cov spheroids tsim tau raug kho nrog CHIR rau 1.5 hnub tom qab raug rau B27-cov xov xwm ntxiv. Hnub 10, convoluted, translucent, tubular organoids tau tsim tom qab kev hloov pauv mesenchymal mus rau epithelial. Takato et al. tau txheeb xyuas cov yam ntxwv ntawm kev loj hlob ntawm ob qho tib si cov khoom sib sau thiab lub raum mesenchyme progenitors [38]. Ntawm no, cov kws sau ntawv siv cov ntaub ntawv no los ntxias ob qho tib si metanephric (vs mesonephric) mesenchyme thiab uretic epithelium los ntawm 4 hnub ntawm CHIR raug ua raws li 3 hnub ntawm FGF9 raug. Cov kev sib sau ua ke tau raug coj mus rau 20 hnub, tso cai rau cov organoids tsim uas sib haum nrog rau lub raum thawj peb lub hlis twg. Cov kws sau ntawv tau lees paub qhov muaj qhov sib sau ua ke los ntawm qhov muaj GATA3 thiab ECAD cov cim. Txawm li cas los xij, tom qab ntawd qhov no tau raug soj ntsuam raws li qhov tsis muaj kev ntseeg siab li qhov distal thiab khaws cov tubules los ntawm MM tuaj yeem qhia cov cim no ib yam nkaus [39, 40] (Fig. 2).

Fig. 2 Qhia kev sib txawv ntawm cov txheej txheem los tsim tib neeg induced pluripotent qia cell-derived raum organoids. Qhov zoo sib xws thiab qhov sib txawv ntawm plaub txoj cai los tsim cov tib neeg lub raum organoids yog pom. Txhua qhov kev pom pom muaj xws li lub sijhawm teev nyob rau hauv hnub, theem ntawm kev loj hlob ntawm organoids, thiab cov khoom ntxiv los txhawb kev sib txawv thiab kev loj hlob ntawm cov organoids. Cov kev cai ntawm Taguchi et al. thiab Takasato et al. ua rau organoids ntawm Transwell daim nyias nyias. Morizane et al. enabled tiam ntawm lub raum organoids nyob rau hauv 96-zoo daim hlau thiab Freedman li al. hauv Matrigel Sandwich txoj hauv kev

Tom qab plaub qhov kev qhia sib txawv ntawm cov txheej txheem saum toj no tau tshaj tawm xyoo 2015, ntau pab pawg tau ua raws li txoj hauv kev zoo sib xws los hloov cov hPSCs mus rau lub sijhawm qub streak, PIM, MM, peritubular aggregate, lub raum vesicle, thiab thaum kawg lub raum organoids [41-44]. Wu et al. ua ib leeg-cell transcriptomic raws li kev sib piv ntawm Morizane thiab Takasato raws tu qauv, ob qho tib si tawm tsam ib leeg thiab tawm tsam tib neeg lub raum (16 lub lis piam gestation) thiab cov neeg laus lub raum (62- txiv neej muaj hnub nyoog ib txwm muajraummuaj nuj nqi). Thaum soj ntsuam nyob rau hauv cov xwm txheej zoo li qub ntawm qhov sib txawv hnub 26, ob qho tib si cov txheej txheem tsim cov ntaub so ntswg tsis paub qab hau, txhua tus qhia txog ~ 20 feem pua ​​​​ntawm cov neeg laus proximal tubule thiab podocyte transcription yam [41]. Txawm li cas los xij, Tran et al. ua hauj lwm ib leeg-cell transcriptomics ntawm lub raum organoids tsim siv Morizane raws tu qauv los txhawb kev thov ntawm organoid-derived podocytes rau cov qauv kab mob thiab kev kho dua tshiab ntawm kev pom muaj nuj nqi. Podocytes los ntawm organoids sib koom ua ke zoo sib xws, kev hloov pauv hloov pauv mus rau tib neeg lub raum thiab tau txais tus tswv tsev vasculature ntawm kev hloov pauv kom txhawb kev loj hlob ntxiv [42]. Garreta et al. pom tias cov ntaub ntawv hloov pauv ntawm lub raum organoids tau txuas ntxiv mus rau qhov thib ob peb lub hlis twg tib neeg lub raum hauv lub raum los ntawm hnub 16 ntawm kev sib txawv los ntawm kev siv ib lub mos hydrogel kom ntev lub sij hawm ntawm 3D microenvironment los pab txhawb cell-cell thiab cell-matrix kev sib cuam tshuam [44] . Ua raws li cov txheej txheem sib txawv zoo sib xws, Low et al. ua ib leeg-cell RNA sequencing (RNAseq) uas tau txheeb xyuas ib pawg ntawm nephron progenitor hlwb raws li qhov muaj peev xwm ntawm lub raum vasculature, uas txawv ntawm cov kev tshawb fawb hauv nas txoj kev loj hlob qhia qhov chaw raws li FLK1 ntxiv rau endothelial progenitor hlwb, uas txawv ntawm NPCs ntawm cov MM [45] thiab ib feem muab los ntawm FOXD1 stromal progenitor cells [46]. Txawm li cas los xij, lwm qhov kev tshawb pom tseem ceeb suav nrog tias Wnt signaling tswj hwm vascularization thiab qhov kev faib ua feem ntawm qhov sib piv ntawm cov nephron segments, kev ua haujlwm ntawm cov organoids tom qab cog, thiab ua qauv autosomal recessive polycystic raum kab mob (ARPKD) siv cov neeg mob-derived iPSCs [43].

Txhais kev siv hluav taws xob ntawm lub raum organoids

Feem ntau, cov qauv kev tshawb fawb tam sim no los kawm txog kab mob lossis cov khoom sib txuas feem ntau txwv rau cov kev tshawb fawb ntawm tes thiab cov qauv tsiaj. Cov qauv ntawm tes tau yooj yim siv thiab tuaj yeem siv rau hauv cov lej siab. Txawm li cas los xij, cov no feem ntau suav nrog cov kab ib leeg thiab tsis tuaj yeem nkag siab qhov nyuaj ntawm tib neeg hauv vivo ob lub raum xws li 3D microenvironment thiab ntau lub hlwb tam sim no. Yog li ntawd, cov qauv ntawm tes tsis tuaj yeem ua raws li hauv vivo 3D cov ntaub so ntswg morphology thiab qhov sib txawv thiab tsis yooj yim microenvironment. Txhawm rau suav rau qhov nyuaj hauv vivo ib puag ncig, cov qauv tsiaj xws li nas tau ua qauv kev tshawb fawb pom zoo. Txawm li cas los xij, cov qauv no tsis zoo txhais tau rau tib neeg [47, 48]. Tsis tas li, kev txhawj xeeb txog kev coj ncaj ncees txog kev siv tsiaj rau kev tshawb fawb tau nce ntxiv [49, 50]

Yog li ntawd, cov qauv tshiab uas tuaj yeem ua raws li tib neeg hauv vivo qhov xwm txheej kom raug ntau dua yuav tsum tau [51].

Organoids muaj peev xwm kov yeej cov kev txwv no vim lawv lub peev xwm tshwj xeeb los ua cov neeg nyob hauv vivo. Thiab vim tias organoids tau muab los ntawm hiPSCs, lawv kuj tuaj yeem siv rau cov tshuaj kho tus kheej. Piv txwv li, qee yam (kev sib txuas ntawm) cov khoom sib txuas tuaj yeem kuaj nrog cov organoids muab los ntawm cov hlwb ntawm ib tus neeg tshwj xeeb los kuaj rau toxicity lossis kev ua tau zoo. Tsis tas li ntawd, cov ntawv thov loj dua tuaj yeem ua tau. Piv txwv li, organoids tuaj yeem siv los ua cov qauv ua ntej kho mob los txiav txim seb tus yam ntxwv ntawm qee cov tebchaw. Tsis tas li ntawd, txhim khu kev qha tib neeg cov kab mob tuaj yeem siv rau hauv kev sim tshuaj txhawm rau txhawm rau txhim kho kev kho mob tshwj xeeb rau cov kab mob uas tsis tshua muaj neeg mob.

Txawm hais tias yuav tsum muaj kev nce qib ntxiv los tsim kom muaj lub raum ua haujlwm tau zoo hauv vitro, cov kev tshawb fawb txog hnub no qhia tau tias muaj kev cog lus zoo. Qee qhov kev tshawb fawb tau pom tias siv raum organoids li niaj hnub no. Cov kev nce qib hauv lub raum organoids ua rau (yav tom ntej) daim ntawv thov rau cov tshuaj regenerative thiab raws li kev loj hlob, toxicity, thiab kab mob qauv. Ntawm cov ntawv thov kev txhais lus no, organoids kuj suav tias yog txoj hauv kev rau kev siv tshuaj kho dua tshiab los tsim bioengineered ob lub raum los qhia lwm txoj kev kho mob rau kev lim ntshav thiab hloov lub raum (Fig. 3). Raws li ntau qhov kev tshuaj xyuas tau tshaj tawm cov ntawv luam tawm kev txhais lus ntawm lub raum organoids [1, 52–59], qhov kev tshuaj xyuas no tsom mus rau lub neej yav tom ntej ntawm qia cell-derived raum cov ntaub so ntswg uas yog histologically biosimilar rau haiv neeg lub raum kom pab txhais lus ntawm lub raum organoid tshawb fawb. mus rau kev cuam tshuam kev kho mob.

Cov kev cov nyom tam sim no thiab cov kev xav yav tom ntej

Lub raum yog ib lub cev uas muaj vascularized heev uas tau txais 20 feem pua ​​​​ntawm cov zis, lim ntshav mus txog 180 l ib hnub [60]. Kaum cuaj mais ntawm glomerular capillaries, nrog thaj tsam ntawm ~ 6000 cm2, pab txhawb rau glomerular filtration barrier (GFB) [61]. Cov ntsiab lus ntawm GFB yog fenestrated glomerular capillaries, qhov tsis zoo them glomerular qab daus daim nyias nyias, thiab podocytes nthuav tawm slit diaphragms ntawm cov txheej txheem ko taw [61]. Tus qauv ntawm GFB begets nws muaj nuj nqi, ntshav pom raws li qhov loj thiab nqi ntawm solutes. Cov zis thaum xub thawj tsim los ntawm glomerular pom nkag mus rau nephron tubules, qhov uas nws tau ua tiav los ntawm kev nqus thiab secretory mechanisms. Txog li 180 l ntawm filtrate, ~ 99 feem pua ​​​​yog absorbed nrog tsuas yog 1-2 l destined rau urinary excretion nyob rau hauv tej yam kev mob. Muab ntau qhov ntim resorption hauv peritubular capillaries, nws tsis yog qhov xav tsis thoob tias ntau lub nephrons ntws mus rau kev sib sau cov ducts uas sib sau ua ke ntawm lub raum pelvis los tsim ib leeg ureters. Tag nrho cov qauv, los ntawm qhov dav proximal nephron vascularization mus rau thoob plaws tubular epithelial-peritubular capillary txaj kev sib txuas lus rau arborized distal nephron kua, plays lub luag haujlwm tseem ceeb hauv lub raum ua haujlwm. Lub raum tuav ib qho tseem ceeb ua haujlwm txawm tias thaum muaj peev xwm txo qis mus rau 20 feem pua, nrog rau ntau tus neeg mob no tseem tshuav asymptomatic. Txawm li cas los xij, kev txo qis qis dua 15 feem pua ​​​​ feem ntau txhais tau tias yuav tsum tau RRT [62, 63]. NPCs uas muaj peev xwm rov tsim dua tshiab tau ploj hauv tib neeg ua ntej yug, thiab yog li ntawd, nephrons tsis tuaj yeem rov ua dua tshiab. Tam sim no, tsis muaj cov kev kho mob uas muaj los ua kom rov qab ua rau lub raum tsis ua haujlwm, yog li muaj kev thov siab rau kev siv tshuaj kho dua tshiab. Ntxiv mus, GFB yuav tsum ua qauv kab mob uas cuam tshuam rau kev pom, kev thauj mus los ntawm tubular tsim nyog rau ntau yam kev kuaj mob toxicity thiab qauv kab mob, thiab kev sib xyaw ntawm MM-derived nephrons nrog UB muab tau los khaws cov ducts tsim nyog los ua qauv feem ntau congenital anomalies ntawm lub raum. thiab urinary tract (CAKUT) [64]. Txoj kev loj hlob ntawm lub raum vasculature thiab ib tug branched sau system yuav sawv cev tseem ceeb translational leaps nyob rau hauv lub raum organoid technology.

Lub raum organoid vascularization

Vascularization ntawm lub raum muaj ob txoj kev sib txawv: vasculogenesis thiab angiogenesis [65]. Hauv vasculogenesis, vasculature sib sau ua ke tshwm sim de novo, whereas angiogenesis cuam tshuam nrog cov ceg lossis txuas ntxiv ntawm cov hlab ntsha uas twb muaj lawm. Kev sib cuam tshuam ntawm ob txheej txheem no thaum lub sij hawm nephrogenesis tseem tsis tau paub, tab sis vasculogenic raum microvessels yuav ua ntej txoj kev loj hlob ntawm angiogenic raum hlab ntsha [65]. Hauv cov nas, MM tsis muaj vasculature thaum lub sij hawm uretic bud invasion tab sis tsim ib tug nplua nuj capillary network los ntawm hnub tom qab nrog rau tom qab tsim ntawm vascularized glomeruli. Qhov kawg yog pom tau los ntawm cov hlwb endothelial uas cuam tshuam cov vascular cleft los ua ib leeg-capillary voj theem glomeruli [66-68]. Lub caij no, vasculogenic FLK1 ntxiv rau endothelial progenitor hlwb interspersed hauv MM pab txhawb rau cov nplua nuj glomerular capillary network [69]. Zoo ib yam li qhia kev sib txawv rau kev tsim MM ex vivo, vascularization ntawm hPSC-los ntawm lub raum cov ntaub so ntswg yuav tsum ua raws li nws cov keeb kwm embryonic los tsim cov qauv, hierarchical raum vascular network.

3D lub raum organoids tsim los ntawm thawj cov txheej txheem rau PIM-derived MM tau pom muaj cov kab mob vascular; Txawm li cas los xij, glomeruli tseem nyob hauv avascular, thiab tag nrho cov hlab ntsha ntawm cov hlab ntsha tsis zoo thaum piv nrog cov ntaub so ntswg hauv lub raum [70]. Qhov tseem ceeb, cov vasculogenic cov hlab ntsha sib sau ua ke ua ke thaum ntxov microvessel tsimraumntaub so ntswg, tshwm sim ua ntej angiogenic raum hlab ntsha tawg [65]. Hauv lawv txoj haujlwm hais lus, Taguchi li al. transplanted lawv induced nas MM rau hauv nas, nrog angiogenic host-derived vasculature ua rau muaj zog glomerular capillaries. WT1 ntxiv rau cov pawg podocyte sib koom ua ke nrog PECAM1 ntxiv rau cov hlab ntsha, uas tau pom tias muaj cov qe ntshav liab ntawm cov duab [31]. Zoo sib xws subcapsular hloov pauv ntawm lub raum organoids tau rov ua dua, ua kom pom cov vasculature nyob rau hauv lub glomeruli ntawm organoids persistently derived los ntawm tus tswv tsev thiab tsim ib tug glomerular qab daus daim nyias nyias uas muaj fenestrated endothelial hlwb thiab podocyte ko taw txheej txheem [71]. Ib qho me me ntawm glomerular filtration tau thov rau ntawm subcutaneous hloov pauv ntawm lub raum organoids, raws li kev tshawb pom hauv lub cev hauv cov tubules ntawm cov txheej txheem tswj hwm cov tshuaj fluorescent dextrans coj los qhia txog kev nce ntawm glomerular filtrate [72]; Txawm li cas los xij, apical uptake enabled los ntawm qhov tsis muaj kev sib tw nruj thoob plaws hauv Bowman's capsule mus rau qhov sib thooj tubule lossis basolateral uptake ntawm tubular phagocytic mechanisms tsis tuaj yeem raug cais tawm [73]. Lub tsev raws li lawv txoj haujlwm nyob rau hauv uas lub raum organoids hloov pauv nyob rau hauv lub raum capsule ua vascularized los ntawm tus tswv tsev thiab ua kom pom glomerular thiab tubular maturation [71], tsis ntev los no, van den Berg li al. tsim ib qho elegant nyob rau hauv vivo system siv high-resolution multiphoton duab los qhia qhov loj-xaiv glomerular sieving [74]. Tshwj xeeb tshaj yog, vascularized glomeruli tsim los ntawm interspecies chimeric cov ntaub so ntswg tsis kov yeej cov kev txwv uas cuam tshuam nrog kev vam khom rau cov tsiaj tsis tu ncua, suav nrog kev loj hlob thiab lub cev sib txawv ntawm hom tsiaj, ib qho tseem ceeb poob rau tus kheej cov tshuaj mus kom ze, qis dhau, thiab tus nqi siab.

Lub raum organoid vascularization tau ua tiav hauv vitro, nrog cov txiaj ntsig zoo ib yam li tau tshaj tawm hauv kev sim hloov pauv. Los ntawm kev sib yuav raum organoid thiab lub raum-rau-ib nti technologies los recapitulate lub fluidic microenvironment nyob rau hauv vivo, Hom thiab Gupta li al. pom tias fluidic shear kev nyuaj siab siv rau hauv lub raum organoids on-chip tau yooj yim tsim cov perfusable vascular tes hauj lwm tsim los ntawm kev nthuav dav thiab sib txawv ntawm co-induced endothelial progenitor hlwb. Tsis tas li ntawd, cov kws sau ntawv pom tau tias muaj zog polarity thiab kev loj hlob ntawm tubular epithelial hlwb thiab podocytes, uas qhia cov txheej txheem ntawm ko taw uas abutted glomerular capillaries los ua ib qho tseem ceeb GBM [70, 75]. Txawm hais tias lub raum organoids tau superfused, tsis zoo li ntws txwv nyob rau hauv vasculature, daim ntawv thov ntawm cov kua dej shear kev nyuaj siab ntawm tag nrho cov organoids simulates lub interstitial flow generated los ntawm compartmental kua hloov thaum lub sij hawm reabsorption ntawm ~ 99 feem pua ​​ntawm cov glomerular filtrate. Hauv lwm lo lus, ~ 99 feem pua ​​​​ntawm qhov ntim hauv tubular lumens yog kis thoob plaws hauv interstitium thiab rov ua dua los ntawm peritubular capillaries hauv vivo. Thaum perfusable vasculature tau pom tias siv cov fluorescent sojntsuam, glomerular pom tsis tau txais kev txhawb nqa los ntawm kev tshawb pom cov fluorescence hauv tubular lumens vim yog siv cov hlaws dai uas muaj 500 nm inch, thaum pom qhov nruab nrab txoj kab uas hla ntawm fenestrations hauv glomerular capillaries yog ~ 70 nm [ 76] ib. Qhov tseem ceeb, tag nrho cov vasculature nyob rau hauv lub cev yog muab los ntawm lub raum organoids tsis muaj angiogenic ntxeem tau.

Cov hau kev los daws cov teeb meem tam sim no suav nrog kev sib txuas ntawm cov hlab ntsha angiogenic hauv vitro nrog vasculogenic raum organoids tso cai rau kev loj hlob ntawm GBM nrog kev ua haujlwm glomerular pom. Muaj ntau ntau qhov laj thawj uas qhov tseeb glomerular pom tseem tsis tau tshwm sim nyob rau hauv lub raum organoid-on-chip mus kom ze, suav nrog tsis muaj kev sim ntev ntev, txwv hydrostatic siab kis hauv glomerular capillaries, immaturity ntawm nephron epithelial, thiab lub peev xwm rau qhov tseem ceeb circulating. yam uas pab txhawb embryonic raum kev loj hlob. Ncaj nraim perfusable angiogenic vascular tes hauj lwm hauv vitro tau piav qhia yav dhau los, uas muaj peev xwm txhawb nqa cov ntaub so ntswg los yog invading embedded cellular constructs on-chip [77, 78]. Xws li vasculature yuav anastomose nrog organoid-derived microvessels kom txwv perfusion mus rau vascular compartment, ua rau kis tau tus mob hydrostatic siab mus rau glomerular capillaries. Lwm qhov kev txwv yuav raug hais los ntawm kev siv cov kev tshawb fawb ntev, ua rau lub cev xeeb tub, thiab siv qhov sib txawv ntawm hnub organoids (xws li kev loj hlob) hauv cov khoom siv zoo li no. Yog tias cov kab mob angiogenic vascular network tau tsim los ntawm tib neeg cov hlwb, ces cov kev txwv cuam tshuam txog kev sib txawv ntawm cov kab mob sib txawv yuav raug zam. Ib yam li ntawd, kev siv hPSC-derived cov hlab ntsha, raws li tau piav qhia [79], yuav pab txhawb kev siv tshuaj kho tus kheej rau ob qho tib si kev txhim kho tshuaj thiab cov tswv yim tshuaj kho dua tshiab.

Ureteric bud tsim

Kev tsim cov glomerular ultrafiltrate ex vivo yuav sawv cev rau qhov kev tshawb pom tseem ceeb los pab txhawb kev txhais lus ntawm cov ntaub so ntswg los ntawm lub raum, tab sis tseem yuav tsum muaj kev sib sau ua ke rau cov kua dej tom ntej. Lub dichotomously branched sau duct network converges cov zis ntawm ib tug neeg lub raum ~ 1 lab nephrons rau ib tug tib ureter [60]. Cov ducts khaws cia tsis tsuas yog thauj cov filtrate xwb tab sis kuj koom nrog hauv cov dej reabsorption thiab electrolyte tshuav nyiaj li cas los ntawm ntau yam thauj thiab cov channel hauv nws ntau hom tubular epithelial hlwb. Cov ducts sib sau ua ke yog ib yam khoom ntawm branching morphogenesis ntawm ureteric bud uas yog tswj los ntawm ntau yam molecular signals uas yuav siv tau nyob rau hauv vitro kom ua raws li cov txheej txheem no, xws li FGF, GDNF / RET, thiab Wnt signaling pathways [68].

Kev tshawb fawb txog kev loj hlob ntawm lub raum siv microdissected nas MM thiab UB muab kev pom zoo rau kev tsim thaum ntxov ntawm dab tsi yuav ua rau cov neeg laus lub raum. Uninduced MM, sib cais los ntawm cov txheej txheem epithelial ntawm UB, tiv thaiv kev loj hlob ntawm cov ntaub so ntswg. Txawm li cas los xij, coculture ntawm MM thiab UB ex vivo muaj peev xwm rov tsim kho lub raum nas, tawm tswv yim tias cov neeg hauv lub raum precursor muaj qhov kev tswj hwm tus kheej txaus los tsav lub raum organogenesis [80]. Los ntawm txoj kev loj hlob, txoj hauv kev zoo tshaj plaws los txhim kho lub raum cov ntaub so ntswg los ntawm hPSCs hauv vitro yuav muaj kev sib cais inducing MM thiab UB nrog kev ua haujlwm siab thiab coculture ntawm ob haiv neeg sib txawv.

Yav dhau los tau piav qhia txog kev sib txawv ntawm cov txheej txheem feem ntau tsim MM, destined los ua nephron cov qauv. Kev taw qhia qhov sib txawv ntawm kev sau cov duct progenitor hlwb ntawm UB tau luam tawm thawj zaug hauv xyoo 2013, ua ntej Taguchi delineating qhov sib txawv IM keeb kwm ntawm MM thiab UB. Xia et al. hloov hPSCs rau mesodermal cog lus siv FGF2 thiab BMP4 rau 2 hnub, ces induced UB progenitor hlwb siv ib tug ua ke ntawm activin, BMP2, thiab retinoic acid rau 2 hnub ntxiv nyob rau hauv ob-kauj ruam sib txawv raws tu qauv [81, 82]. hPSC-derived UB progenitor hlwb nws tus kheej sib sau ua ke rau hauv cov kab mob sib txawv thaum ua ke nrog embryonic nas MM. Nyob rau hauv 2017, los ntawm kev tshuaj xyuas cov noob qhia profiles thaum lub sij hawm ureteric bud loj hlob nyob rau hauv nas embryo, Taguchi li al. tau tsim cov txheej txheem kom suav nrog MM thiab UB cov ntaub so ntswg rau hauv lub raum organoids siv nas ESCs (mESCs) [83]. Cov txheej txheem no tau ua tiav raws li FACS-sorting CXCR4 ntxiv rau KIT thiab Wolffian duct progenitors. Coculture ntawm Wolffian duct progenitors nrog mESC-derived MM xav kom muaj cov stromal progenitor hlwb los tsim cov organoids reassembled uas underwent siab dua-order organogenesis rau tsim nephrons interconnected los ntawm ib tug ramified ureteric epithelium. Thaum kawg, qhov kev tshawb pom tsis tau rov ua dua hauv hPSCs-muab los ntawm MM thiab UB vim kev txiav tawm ntxov ntawm UB branching, uas cov kws sau ntawv ntseeg tias yog vim tsis muaj lub pas dej stromal progenitor [83]. Kev tsim ntawm kev sib txawv ntawm tib neeg lub raum stromal progenitors thiab nce nkag mus rau thawj tib neeg lub raum cov ntaub so ntswg tuaj yeem pom qhov ua rau ntawm qhov tsis tiav branching morphogenesis. Txawm li cas los xij, tej zaum yuav muaj kev txwv nyob rau hauv induction efficiency ntawm hom cell uas yuav tsum tau, uas yog, proliferating Ret plus UB tip cells, uas yog lub luag hauj lwm rau branching thiab tsim ib tug structural linkage nrog lub connective tubules ntawm distal nephrons [84].

Muaj qhov tsis txaus ntseeg ntawm cov txheej txheem sib txawv ntawm hPSCs rau UB thiab nws cov khoom siv, nrog rau cov txheej txheem luam tawm qhia txog kev txwv. Kev txhim kho cov txheej txheem yuav tsum tau tso cai ntxiv ntawm kev sib sau cov kav dej kom nthuav dav tag nrho ntawm nephron-muaj raum organoids. Analogous rau maximizing induction efficiency rau NPCs raws li SIX2 qhia, maximizing lub induction efficiency rau UB ntsis hlwb raws li Ret qhia yog ib yam zoo li no. Txog rau qhov kawg no, yuav tsum muaj kev nkag siab txog kev loj hlob ntawm lub raum. Tshwj xeeb tshaj yog, UB cov ntaub ntawv ua ib qho kev tawm ntawm Wolffian duct (aka mesonephric duct), uas yog tsim los ntawm caudal migration ntawm anterior IM hlwb cia rau hauv urogenital sinus mus rau cloaca, ceeb toom cov cell undergo MET raws txoj kev. Lub hauv paus chiv keeb ntawm UB ua rau muaj kev sib tw rau kev tsim kom muaj kev sib txawv ntawm cov txheej txheem sib txawv. Txawm li cas los xij, Ret-expressing mesenchymal hlwb tam sim no nyob rau hauv aIM muaj peev xwm pab txhawb rau UB [84], xws li tias ib qho 3- cov txheej txheem yuav hloov hPSCs mus rau thaum ntxov streak (theem 1), ces aIM (qib 2) , ces Ret plus UB tip cells (step 3). Qhov tseem ceeb, lub cellular repository ntawm NIH's ReBuilding a Kidney (RBK) consortium suav nrog Ret reporter kab.

Xaus

Lub raum yog ib qho khoom siv zoo kawg nkaus uas tswj hwm lub cev dej thiab electrolyte homeostasis. Dysregulation ntawm cov txheej txheem no tuaj yeem ua rau muaj teeb meem kev noj qab haus huv loj nrog lub luag haujlwm siab hauv zej zog thiab nyiaj txiag. Los ntawm peb txoj kev nkag siab ntawm tib neeg nephrogenesis hauv vivo, peb pom lub teeb ntawm kev rov ua cov txheej txheem no hauv vitro. Cov kev nce qib tam sim no tau ua rau lub cim ntawm hiPSC-los ntawm lub raum organoids. Cov kab mob hauv lub raum no zoo ib yam li tib neeg lub raum thiab muab cov txiaj ntsig zoo ntxiv piv nrog cov qauv kev tshawb fawb. Daim ntawv thov ntawm lub raum organoids suav nrog cov tshuaj regenerative thiab kev loj hlob, toxicity, thiab kab mob qauv. Txawm hais tias muaj kev vam meej nyob rau xyoo tas los no, lub raum organoids xav tau kev txhim kho kev cai thiab kev hloov kho ntawm cov ntaub so ntswg kom loj hlob, perfusable vasculature, thiab kev sib sau ua ke. Tom ntej no, cov tshuab no yuav tsum tau ua kom haum los muab tus nqi ntxiv rau cov qauv ntawm tes thiab tsiaj tshawb fawb los yog hloov lawv. Kev txhim kho cov txheej txheem tsim khoom hauv lub cev los ntawm peb qhov kev paub txog kev loj hlob ntawm lub raum, ua ke nrog kev txhawb nqa ntawm lub cev-on-a-chip thev naus laus zis, tuaj yeem pab txhawb thiab nrawm rau kev txhais lus ntawm 3D raum organoids rau kev siv tshuaj kho mob.

Los ntawm: '3D raum organoids rau lub rooj zaum-rau- txaj txhais lus' los ntawmNavin Gupta, thiab al

---J Mol Med (2021) 99:477–487