Kab Mob Modeling Nrog raum Organoids

Abstract:Kab mob raumfeem ntau tsis muaj kev kho kom zoo, ua rau ntau lab tus neeg tuag txhua xyoo. Yog li, tsim cov qauv tsim nyog rau kev kawmtib neeg lub raum kab mobyog qhov tseem ceeb tshaj plaws. Qee qhov kev cog lus zoo tshaj plaws ntawm tib neeg lub raum qauv yog cov organoids lossis cov kabmob me me-zoo li cov ntaub so ntswg, muab los ntawm tib neeg-induced pluripotent qia hlwb (hiPSCs). Txawm li cas los xij, lawv zoo dua rau thawj peb lub hlis twgcev xeeb tubtshaj tus neeg laus lub raum. Yog li ntawd, yuav tsum muaj cov tswv yim tshiab los txhawb lawv txoj kev loj hlob. Lawv muaj peev xwm ua tau zoo rau kev ua qauv kab mob thiab thaum kawg pab kho yog tias lawv tuaj yeem ncav cuag qhov kev loj hlob ntawm ib qhoneeg laus lub raum. Hauv kev tshuaj xyuas no, peb yuav tham txog lub xeev tam sim no ntawm lub raum organoids ntawm lawv qhov zoo sib xws rau tib neeg lub raum thiab siv los ua tus qauv kab mob kom deb li deb. Tom qab ntawd peb yuav sib tham txog txoj hauv kev muaj peev xwm los ua kom tiavkev loj hlob ntawm lub raumorganoids kom phim rau tus neeg laus lub raum kom paub tseeb tus qauv ntawm tib neeg kab mob.

Ntsiab lusorganoids;raum; kev loj hlob; metanephros; ureteric; tubules; nti; nephrology; kab mob- qauv

Nyem qhov no kom tau txais CISTANCHE rau CKD kev kho mob

1. Taw qhia

Txog thaum tsis ntev los no, tib neeg cov kab mob tau ua qauv hauv ob txoj kev hauv qab no: nrog cov tsiaj txhu lossis nrog cov kab lis kev cai ntawm ob sab. Cov qauv tsiaj tso cai rau kev kawm txog kab mob txoj hauv kev thiab kev txhim kho tshuaj nyob rau hauv tag nrho cov kab mob, tab sis lawv tsis suav rau tib neeg caj ces thiab anatomical pleev. Ntawm qhov tod tes, tib neeg kab lis kev cai ntawm tes tso cai rau cov kws tshawb fawb los kawm txog tib neeg cov kab mob tshwj xeeb thiab ntsuas kev kho mob mus rau qhov tob thiab meej molecular. Txawm li cas los xij, kab lis kev cai ntawm tes tsis rov hais dua ib qho khoom nruab nrog cov qauv peb-dimensional thiab physiology.

Tib neeg organoids yog cov qauv yooj yim ntawm tib neeg lub cev, nrog qhov tseeb peb-dimensional microanatomy thiab cov haujlwm hauv nruab nrog cev (xws li, tsim kua muag hauv lacteal organoids thiab plaub hau loj hlob hauv daim tawv nqaij organoids) [1,2]. Los ntawm cov txheej txheem ntawm tus kheej, lawv tau muab los ntawm vitro los ntawm cov ntaub so ntswg los yog pluripotent qia hlwb. Induced pluripotent qia hlwb (iPSCs), tsim nyob rau hauv 2008 los ntawm Takahashi thiab Yamanaka, yog cov hlwb nrov tshaj plaws rau kev tsim organoid [3]. Qhov no yog vim muaj ntau qhov txiaj ntsig zoo uas iPSCs muab. Ua ntej, lawv muab qhov tsis muaj qhov txwv txuas ntxiv ntawm tes thiab tuaj yeem sib txawv rau ntau hom cell. Qhov tseem ceeb tshaj, lawv sawv cev ntawm cov caj ces hauv qab ntawm cov neeg mob. Yog li, tus neeg mob muab tau los ntawm tib neeg iPSCs (hiPSCs) tuaj yeem siv los kawm txog kab mob ntawm cov kab mob ntawm tus kheej, tso cai rau kev nce qib hauv cov tshuaj tus kheej. Txog niaj hnub no, organoid qauv ntawm ntau yam tib neeg lub cev, xws li lub plawv thiab lub hlwb, tau siv los kawm txog kab mob. Rau qhov kev tshuaj xyuas no, peb yuav tsom mus rau lub raum organoids thiab sib tham txog yuav ua li cas lawv tuaj yeem siv los ua qauv rau tib neeg lub raum thiab nws cov kab mob cuam tshuam, tshuaj xyuas tshuaj toxicity, thiab tej zaum ntxiv rau lub raum ua haujlwm.

Kab mob raum cuam tshuam txog 10% ntawm cov neeg hauv ntiaj teb [4]. Txawm hais tias txheeb xyuas qhov tshwm sim ntawm caj ces rau ntau hom kab mob raum, tsis muaj kev kho kom zoo los tswj lawv. Qhov xwm txheej tsis zoo no qhia txog qhov tsis muaj cov qauv hauv vitro uas rov ua rau tib neeg lub raum kab mob rau kev txhim kho kev kho mob. Lub raum organoids muab cov tib neeg raws li tus kheej, tus kheej, 3-D kev tshawb fawb platform los tshawb xyuas cov kab mob hauv lub raum, kev raug mob raum, thiab tshuaj toxicity. Nrog rau nws lub peev xwm los ua tus qauv qauv, lub raum organoid muaj lub peev xwm los txhawb kev hloov tshuaj. Yog li, txhawm rau ua kom nws lub peev xwm loj tshaj plaws hauv ob txoj haujlwm no, lub raum organoid yuav tsum zoo li cov neeg laus lub raum qauv thiab kev ua haujlwm. Ntawm no, peb yuav tshuaj xyuas lub xeev tam sim no ntawm pluripotent cell-derived tib neeg lub raum organoid, nws cov peev xwm siv tau, thiab thaj chaw rau kev txhim kho.

2. Tib neeg lub raum vs. Raum Organoids

HiPSCs ua haujlwm ua tus neeg sawv cev rau embryonic PSCs. Yog li, tsim lub raum organoid los ntawm hiPSCs entails replicating tib neeg embryonic raum kev loj hlob. Hauv qab no, peb yuav tshawb xyuas seb lub raum organoid yog tsim thiab piv rau tib neeg lub raum li cas.

2.1. Tib neeg lub raum kev loj hlob

Ntshav yog lim nyob rau hauv peb theem sib txawv thoob plaws embryonic txoj kev loj hlob. Hauv thawj theem, tus qauv hu ua pronephros tsim nyob rau hauv 4-lub lim tiam-laus tib neeg embryo thiab ua cov ntshav hauv lub ncauj tsev menyuam mus txog rau ib ncig ntawm lub lim tiam 5 [5]. Tom ntej no, daim ntawv mesonephros nyob rau hauv lub thoracic cheeb tsam ntawm lub embryo thiab lim cov ntshav los ntawm pib ntawm lub lim tiam 5 txog rau lub lim tiam 10 ntawm embryonic kev loj hlob. Thaum lub mesonephros lim ntshav, qhov kawg pom qhov system, uas nws thiaj li dhau los ua tusneeg laus lub raum, pib tsim (Daim duab 1). Nws tsim nyob rau hauv ob qhov chaw: metanephric mesenchyme thiab ureteric bud. Cov metanephric mesenchyme tsim txhua qhov chaw ntawm nephron tshwj tsis yog cov khoom sib sau, thaum lub ureteric bud tsim cov ducts. Cov qauv no mus dhau lub voj voog induction reciprocal, uas nyob rau hauv metanephric mesenchyme thiab ureteric bud txhawb kev loj hlob ntawm ib leeg thiab fuse, tsim cov qauv hu ua metanephros. Cov tshiab tsim metanephroi lim ntshav los ntawm cov ceg iliac mus rau thaj tsam pelvic. Nyob rau tib lub sijhawm, lub ureteric bud bifurcates thiab txuas ntxiv mus rau kev tsim ntau cov ducts hauv lub raum [6,7]. Tom qab ntawd, cov fused metanephric cov qauv nce mus rau hauv lub plab hauv cheeb tsam ntawm lub embryo thaum nws tsim thiab tsim cov ntshav los ntawm lub hauv paus aorta. Cov txheej txheem no tau sau tseg rau hauv daim duab 1. Nws yog ib qho tseem ceeb uas yuav tsum nco ntsoov tias metanephric mesenchyme thiab ureteric bud hlwb yog qhov qub, thiab yog li tswj tau ntau lub peev xwm, thaum cov neeg laus sib txawv raum hlwb tau cog lus rau lawv cov kab mob tshwj xeeb [8].

Daim duab 1. Kev loj hlob ntawm tib neeg cov zis los ntawm lub lis piam 4 mus rau 9 hauv plab.

2.2. Cov txheej txheem los tsim lub raum Organoids

Lub raum organoids tuaj yeem tsim los ntawm cov ntaub so ntswg sib txawv ntawm cov hlwb los yog pluripotent qia hlwb. Txhawm rau txhim kho lub raum organoid los ntawm cov ntaub so ntswg los ntawm cov hlwb, ib tus tuaj yeem npaj cov neeg laus sib txawv ntawm qhov chaw peb sab ex vivo kom ua raws li tib neeg lub cev tsim qauv [9]. Organoid cov txheej txheem rau cov ntaub so ntswg sib txawv ntawm cov hlwb raug them rau lwm qhov. Hauv qhov kev tshuaj xyuas no, peb yuav tsom mus rau qia cell-derived raum organoids. Txhawm rau tsim cov kab ke no, cov kws tshawb fawb tuaj yeem ua cov kab mob pluripotent qia hlwb nyob rau hauv lub xub ntiag ntawm lub raum tshwj xeeb endogenous morphogens thiab extracellular Cheebtsam. Cov qia hlwb tuaj yeem ua rau nws tus kheej sib sau ua ke rau hauv lub raum zoo li cov qauv, ua raws li kev loj hlob ntawm lub raum embryonic. Cov kab mob, xws li cov hnyuv, muaj cov kab mob endogenous qia cell hauv cov neeg laus cov ntaub so ntswg uas cov kws tshawb fawb tuaj yeem tsim cov organoids [10]. Txawm li cas los xij, txij li tsis muaj pov thawj tseeb tias tus neeg laus lub raum muaj cov qia cell niche, qia cell-derived raum organoids yuav tsum tau ua los ntawm pluripotent qia hlwb (xws li embryonic lossis hiPSC) [11].

Stem cell-derived raum organoids tuaj yeem muab faib ua ob pawg hauv qab no: nephron progenitor (NP) organoids thiab ureteric bud (UB) organoids. Ob hom organoids tau zoo tsim los ua tus qauv kab mob. NP organoids zoo ib yam li metanephric mesenchyme, uas muaj ntau lub zog NP hlwb. Qhov tseeb, ib leeg metanephric mesenchymal cell tuaj yeem ua rau tag nrho cov hlwb epithelial ntawm nephron, tsis suav nrog cov ducts sau [8]. Cov txheej txheem rau kev tsim cov hiPSC-derived NP organoids suav nrog 2D kab lis kev cai nrog kev sib sau ua ke tom qab hauv cov phaj ntxeem tau (piv txwv li, Takasato li al. (2016), Morizane et al. (2015)) lossis kab lis kev cai 3D hauv hydrogel (xws li Freedman thiab al. . (2015)) [12–14]. Cov organoids tsim cov qauv glomerular thiab tubular. NP organoids muab tau los ntawm ob qho ntawm cov kev cai NP nrov tshaj plaws los ntawm Takasato thiab Morizane tau muab piv rau hauv kev tsom xam omics uas nws kim heev los ntawm Wu li al. (2018) [15]. Lawv pom tias thaum Takasato raws tu qauv tsim txog li 11% podocyte-zoo li cov hlwb thiab 21% tawm-lub hom phiaj hlwb ib organoid, Morizan raws tu qauv tsim txog 28.5% podocyte-zoo li hlwb thiab 14.3% off-target cells [15]. Takasato's organoids kuj tshwm sim los tsim ib qho me me ntawm UB-zoo li cheeb tsam tab sis feem ntau ua raws li metanephric mesenchyme, yog li faib lawv li NP organoids [12]. Tsis tas li ntawd, Morizane et al. (2015) thiab Takasato et al. (2016) cov txheej txheem tsis muaj ib qho chaw hydrogel extracellular uas muaj nyob rau hauv uas Freedman li al.'s (2015) ua hauj lwm [14]. Garreta et al. (2019) sib cav hais tias muaj hydrogel nyob rau hauv organoid tsim txhim kho lub raum qauv tsim thiab txhim khu kev tsim cov IM thaum ntxov, posterior IM markers, thiab anterior IM markers [16].

Nyob rau hauv sib piv rau NP organoids, UB organoids ua raws li lub ureteric bud, uas ua rau kom cov ducts sau. Cov txheej txheem tsim cov UB organoids tau tsim dua tshiab thiab suav nrog kev cog qoob loo ntawm lub cev embryoid thiab tom qab sib sau ua ke rau cov qhov dej tsis zoo [17]. Cov organoids no muaj cov tubular thiab sau cov kav dej. Thaum kawg, NP thiab UB organoids kuj tau ua ke los tsim cov qauv kev coj noj coj ua siab dua kom rov hais dua cov neeg laus.lub raum phenotypes[17]. Cov txheej txheem nrov tshaj plaws raulub raum organoidkev tsim yog sau tseg hauv daim duab 2 hauv qab no [12–14,17–19].

Daim duab 2. Cov ntsiab lus ntawm Cov Txheej Txheem Tshaj Lij Tshaj Lij Tshaj Plaws

2.3. Yuav Ua Li Cas Lawv Stack Up: Raum Organoids vs. Tib neeg raum

Cov txheej txheem tau piav qhia saum toj no feem ntau koom nrog kev sib sau ua tus kheej ntawm hiPSCs rau hauv organoids. Lawv ua raws li cov xwm txheej hauv plab los ntxias hiPSCs kom sib txawv rau hauv cov kab mob hauv lub raum thiab tsim cov kab mob raum tshwj xeeb. Thawj qhov xwm txheej ntawm fetal lawv rov ua dua yog qhov pib streak signaling. Lub primitive streak yog ib feem ntawm lub embryo uas tsim ua ntej peb txheej kab mob sib cais. Feem ntau cov kev cai ua qhov no los ntawm kev siv WNT signaling agonist CHIR. Tom ntej no, rau NP lineage derivation, posterior-intermediate mesoderm (PIM) yuav tsum tau induced, thiab rau UB kab, anterior-intermediate mesoderm (AIM) yuav tsum tau induced [17]. Interestingly, Takasato et al. (2015) pom tias lub sij hawm ntev ntawm CHIR cov thawj coj, ntau posterior-zoo li mesoderm tsim, thaum lub sij hawm luv, lub anterior-zoo li mesoderm tsim [20]. Yog li, nce WNT signaling ncua sij hawm ua rau ntau glomerular thiab proximal qauv tsim, thiab txo WNT signaling lub sij hawm ua rau ntau distal qauv tsim.

Thaum NP raws tu qauv tiav, organoids nrog ob lub glomerular thiab tubular cheeb tsam tsim. Txawm li cas los xij, lawv tsis paub qab hau. Cov kev tshawb fawb tau pom tias hiPSC-los ntawm lub raum organoids ua rau lub cev xeeb tub thawj zaug [20]. Ib qho kev ntsuam xyuas dav dav tshaj plaws ntawm cov ncauj lus no tau ua los ntawm Subramanian li al. (2019), leej twg siv RNA-seq los sib piv rau lub raum organoids rau 8-lub lim tiam, 17-lub lim tiam, thiab cov neeg laus lub raum. Lawv tau txiav txim siab tias lub raum organoids zoo ib yam li tib neeg lub raum hauv lub lis piam 8 thiab 17 ntawm tus menyuam hauv plab dua li cov neeg laus lub raum [21]. Tsis tas li ntawd, lub raum organoids qhia staining ntawm primitive multipotent markers xws li SIX2+ thoob plaws hauv lub raum, whereas tus neeg laus txawv tib neeg lub raum tsis qhia cov cim no [22]. Yog li ntawd, txhawm rau siv lub raum organoid ua tus tso cai rau cov neeg laus lub raum los kawm txog kab mob, nws yuav tsum tau nce mus rau lub hnub nyoog gestational.

Lub raum organoids yuav tsis tsuas yog ua tib zoo ua raws li cov metanephros thaum ntxov tshaj li cov neeg laus lub raum, tab sis lawv kuj tseem zoo ib yam li mesonephros dua li cov metanephros yog tias morphogen concentration tsis raug cai [23]. Hais txog cov kev txhawj xeeb no, Tsujimoto et al. (2020) soj ntsuam hauv vitro hiPSC sib txawv rau hauv mesonephric NPs, metanephric NPs, thiab UB hlwb [24]. Txoj kev tshawb no tau txheeb xyuas ntau yam uas sib txawv ntawm peb kab lus no thiab yuav, yog li, yuav raug siv rau kev kawm yav tom ntej ntawm peb qhov sib txawv [24]. Lwm qhov kev nce qib tseem ceeb hauv kev loj hlob ntawm organoid suav nrog NP-UB kev sib cuam tshuam thiab vascularization. Qee qhov kev tshawb fawb tseem ceeb tshaj plaws los daws cov teeb meem no tau ua los ntawm Taguchi thiab Nishinakamura (2017) thiab Tsujimoto li al. (2020) [17,24]. Cov kev tshawb fawb no tau tsim MM-UB co-cultured organoids thiab hloov lawv mus rau hauv nas, qhov chaw uas lawv tau vascularized. Kev tsim cov txheej txheem metanephric siab dua cov qauv no tseem ceeb heev ntawm cov qia cell-derived raum qauv zoo li tib neeg lub raum. Txawm li cas los xij, txawm tias cov txheej txheem qib siab no tsis tuaj yeem rov hais dua qhov kev nthuav dav UB ntau dua uas tshwm sim thoob plaws hauv peb lub hlis thib ob thiab zaum kawg hauv vivo [24]. Cov kev tshawb pom no qhia txog qhov yuav tsum tau rov ua dua lub raum ua haujlwm endogenous thiab kev sib cuam tshuam uas tam sim no organoids tsis muaj, xws li cov kua dej.

3. Lub raum Organoids raws li qauv qauv

Qhov zoo ib yam ntawm lub raum organoids rau tib neeg lub raum ua rau lawv tsim nyog rau kev kuaj kab mob thiab tshuaj xyuas tshuaj. Lawv tuaj yeem tsim nyob rau hauv tsawg dua ib hlis, ua tus kheej rau ib tus neeg, thiab ua rau ntau [12–14,17–19]. Tsis tas li ntawd, lawv yuav raug coj mus rau hauv vitro lossis hloov mus rau hauv nas, nas, lossis qaib qe kom ua tiav hauv vivo qauv. Hauv qab no, peb yuav tshawb xyuas kev soj ntsuam uas yuav ua nrog raum organoids, nrog rau kev siv raum organoids tam sim no thiab yav tom ntej hauv kev tshawb fawb biomedical.

3.1. Lub raum Organoid Analysis

3.1.1. Hauv Vitro Assays

Ntau yam kev ntsuas lub cev, molecular, thiab kev ua haujlwm tuaj yeem ua rau ntawm lub raum organoids. Nyob rau hauv cov nqe lus ntawm kev soj ntsuam molecular, sib txawv transcriptomic tsom xam tau ua tiav nyob rau hauv lub raum organoids [25]. Piv txwv li, Takasato et al. (2015) rho tawm RNA los ntawm organoids thiab ua RNA sequencing thiab qRTPCR tshuaj ntsuam [20].

Lwm tus, xws li Wu et al. (2018) tau ua cov nuclei cais thiab snRNA sequencing, ntxiv rau DropSeg scRNA sequencing nyob rau hauv lub raum organoids. Ntxiv rau cov qib RNA ntau qib protein tau raug txheeb xyuas thiab muab piv los ntawm lub raum organoid lysate ntawm immunoblot (xws li Cruz li al., 2017; Morais li al, 2022) [26,27]. Tsis tas li ntawd, kev soj ntsuam immunocytochemistry tau ua niaj hnub ua hauv lub raum organoids los tshuaj xyuas cov qauv nephron tshwj xeeb. Qhov no feem ntau ua raws li tag nrho organoid staining; Tsis tas li ntawd, cov ntaub so ntswg kuj tau siv rau kev soj ntsuam (egTakasato li al, 2015; Cruz li al., 2017) (20,26]. Cov kev tshawb fawb no tau pom tias cov kab mob hauv lub raum muaj cov glomeruli, cov tubule ze ze, cov tubules, cov basal membrane, thiab. Kev sau cov duct (20,27]. Daim duab 3 hauv qab no qhia txog qhov piv txwv ntawm paraffin-embedded thiab sectioned tib neeg lub raum organoids generated siv Takasato li al. (2016) raws tu qauv (12) Tshooj yog stained rau glomerular, proximal tubule, thiab distal. Tubule marker proteins thiab nthuav tawm txuas ntxiv glomerular mus rau distal tubule nephronic cov qauv, Dhau li ntawm cov qauv, lub raum organoids paub tias muaj vasculature ib yam nkaus. Txawm li cas los xij, nws raug txwv, rov qab sai, thiab tsis koom nrog hauv lub raum (28].

Ntau qhov kev ntsuam xyuas ua haujlwm kuj tseem tuaj yeem ua rau hauv lub raum organoids. Piv txwv li, raws li tau piav qhia los ntawm Freedman li al. (2022), lub raum organoids tej zaum yuav raug soj ntsuam pulse-chase, qhov twg ntau yam fluorescent molecules yuav muab ntxiv rau hauv xov xwm ua ntej yuav hloov nrog tshiab fluorescent-tsis muaj xov xwm [29]. Organoids tej zaum yuav raug soj ntsuam rau uptake ntawm cov molecules, thiab cov ntaub ntawv tshwm sim tuaj yeem siv los txiav txim cov ntaub ntawv ntawm kev sib txuam, o, pom, endocrine, lossis raug mob [29]. Txawm li cas los xij, ib qho ntawm cov teeb meem nrog qhov kev ntsuam xyuas no hauv organoid platforms yog tias cov molecules tuaj yeem nkag mus rau sab nraud rau cov txheej txheem kaw tubular es tsis txhob dhau los ntawm apical nto, zoo li yuav tshwm sim hauv vivo. Yog li ntawd, fluorescent molecules yuav nqus tau los ntawm sab nrauv basolateral daim nyias nyias, vim tsis muaj txoj hauv kev los tswj qhov twg cov molecules yuav mus thaum grossly qhia rau hauv xov xwm. Tsis tas li ntawd, kev thauj mus los ntawm cov molecules tuaj yeem raug txwv los ntawm diffusion hauv organoids, tsim kom muaj kev sib txawv hauv kev sib sau hauv tib lub cev.

Tsis tas li ntawd, kev kho lub raum kuj tseem raug soj ntsuam hauv cov txheej txheem organoid, yog li tso cai rau kev nkag siab rau lub raum kev raug mob rov qab cov txheej txheem thiab cov hauv paus caj ces uas yuav ua rau cov neeg mob mob raum. Piv txwv li, kev tshawb fawb xws li Gupta et al. (2022) tau tshawb xyuas cov txheej txheem noob caj noob ces uas tau hloov kho nyob rau hauv qhov muaj ib lossis ntau qhov cuam tshuam rau cisplatin, lub raum raug mob molecule, hauv lub raum organoid platforms [30]. Thaum kawg, kev tsim cov cyst tuaj yeem raug tshuaj xyuas hauv organoids rau lub hom phiaj ntawm kev kawm polycystic raum kab mob (PKD) ntawm cAMP ua kom [26]. Cysts yuav raug ntsuas, ntsuas, thiab kho raws li tus neeg sawv cev rau tib neeg lub raum cysts.

3.1.2. Hauv Vivo Analysis

Ib qho teeb meem tseem ceeb rau kev siv hauv vitro raum organoids ua qauv qauv yog lawv tsis muaj kev cuam tshuam nrog lwm cov kab mob. Ntau ntau ntawm cov xwm txheej uas cuam tshuam rau tej thaj chaw deb ntawm lub cev tuaj yeem cuam tshuam rau lub raum thiab rov ua dua. Piv txwv li, kev hloov ntshav siab tuaj yeem hloov pauv glomerular siab, uas lub raum tuaj yeem tswj tau. Txawm li cas los xij, hauv vitro, organoid systems tsis suav nrog cov kev sib cuam tshuam hauv lub cev. Yog li, kev hloov pauv mus kom ze uas cuam tshuam rau tib neeg lub raum organoids hauv nas, nas, thiab qe qaib tau tshawb pom. Nyob rau hauv cov kev tshawb fawb no, tib neeg thiab tsiaj cov ntaub so ntswg txawv ntawm tib neeg nuclear antigen immunostaining los yog Y-chromosome nyeem alignment rau cov genome siv ua ke [21]. Tsis tas li ntawd, organoids tuaj yeem hloov pauv los ntawm scaffold (piv txwv li, txhob lo lo ntxhuav) los muab cov txheej txheem siab dua [31]. Txoj hauv kev no tuaj yeem tso cai rau kev tshawb xyuas cov ntaub so ntswg tshwj xeeb yooj yim dua tom qab hloov pauv.

Ib qho txiaj ntsig tseem ceeb ntawm kev hloov lub raum organoids yog tias nws tso cai rau cov organoids kom vascularize, paub tab, thiab txawm lim zis. Van den Berg et al. (2018) tau qhia tias tom qab hloov lub raum subcapsular rau nas, lub raum organoid glomeruli thiab tubules paub tab [32]. Hauv lwm txoj kev tshawb fawb, Subramanian li al. (2019) tau qhia tias kev hloov pauv ntawm hiPSC-derived organoids rau hauv nas ua rau muaj kev loj hlob ntawm cov tubules ze ze thiab qhov kawg thiab txo qis ntawm cov neeg tawm tsam ntawm cov neeg nyob hauv organoid [21]. Qhov tseem ceeb tshaj, tom qab hloov pauv, lub raum organoids tuaj yeem ua qhov kawg ntawm lub raum, lim ntshav. Tom qab hloov pauv subcutaneous hauv nas, lub raum organoids tsim cov qauv tso zis, raws li pom los ntawm kev hloov ntawm FITC-labeled dextran [33]. Yog li, kev hloov pauv tsis tsuas yog tso cai rau ib tus los kawm txog qhov cuam tshuam ntawm kev hloov pauv hauv lub raum organoid hauv vivo, tab sis nws kuj txhim kho qhov zoo ib yam ntawm cov organoid rau tib neeg lub raum thiab ua rau nws ua haujlwm me ntsis.

Thaum cov nas tiv thaiv kab mob feem ntau siv rau hiPSC raum organoid hloov pauv, lwm tus tswv, xws li nqaij qaib chorioallantoic daim nyias nyias (CAM), kuj tau siv. Lub CAM yog ib txwm muaj kev tiv thaiv kab mob thiab yog qhov tsim nyog rau vascularizing lub organoid [16]. Txawm li cas los xij, nws tsis muaj cov kab mob hauv nruab nrog cev, ua rau lub raum organoids cuam tshuam los ntawm lwm cov kab ke, tsis zoo li cov nas. Txawm hais tias muaj kev cuam tshuam los ntawm tus tswv tsev, chimera tiam nrog tib neeg lub raum organoids tso cai rau kev nthuav dav hauv vivo kawm txog tib neeg lub raum kab mob hauv lub platform muaj txiaj ntsig zoo.

3.2. Kab mob Modeling Studies tau ua dhau los

3.2.1. Lub raum Organoids raws li Cov Qauv Kab Mob

Lub raum organoids tau siv los kawm txog tubular thiab glomerular kab mob raum kab mob [26,34,35]. Hauv tib neeg, cov kab mob tseem ceeb tshaj plaws suav nrog cov kab mob hauv lub raum rau menyuam yaus (PKD), uas tshwm sim los ntawm autosomal recessive mutations hauv fibrocystic gene (PKHD1), thiab cov neeg laus PKD, uas tshwm sim los ntawm autosomal dominant mutations hauv polycystin -1 thiab -2 noob [36–38]. Cov kev hloov pauv no tuaj yeem muab tso rau hauv hiPSCs ntawm kev hloov kho cov thev naus laus zis, xws li CRISPR-Cas 9 system. Cov edited hiPSCs tuaj yeem loj hlob mus rau hauv PKD-modeling tib neeg lub raum organoids thiab tshuaj xyuas los ntawm cov protein staining thiab RNA profileing. Piv txwv li, Freedman et al. (2015) thiab Cruz et al. (2017) tau tshem tawm cov noob polycystin hauv cov kab hiPSC siv CRISPR/Cas9 system thiab tom qab ntawd muab cov organoids uas ua rau cov cystic phenotype pom hauv vivo hauv cov neeg mob [14,26]. Cov kev tshawb fawb no qhia tau hais tias lub raum organoids tuaj yeem siv tau yooj yim pom, cov kab mob cuam tshuam rau kev kawm PKD. Tsis tas li ntawd, organoids ua los ntawm cov neeg mob tau txais cov kab ntawm tes tso cai rau kev pom rau cov neeg mob tshwj xeeb hloov pauv thiab qhov yuav tshwm sim ntawm kab mob. Piv txwv li, Low et al. (2019) tsim lub raum organoids muab los ntawm cov neeg mob uas muaj PKHD1 kev hloov pauv thiab muab piv nrog cov tsiaj qus hom organoids [39]. Cov kab mob organoids tau nthuav tawm ntau qhov kev tsim cyst, yog li ua kom pom lub peev xwm ntawm lub raum organoids los kwv yees kab mob tshwm sim los ntawm genotype [39]. Hauv lwm txoj kev tshawb fawb, Hernandez li al. (2021) tau muab cov hiPSCs los ntawm cov neeg mob uas muaj kev hloov pauv hauv tuberous sclerosis complex -2 gene, uas ua rau tus neeg mob ua rau lub raum loj hlob [40]. Tom qab ntawd lawv tau kho tus neeg mob hloov pauv nrog CRISPR / Cas9 system. Lub raum organoids los ntawm cov kab isogenic mutant kho tau nthuav tawm txo qis kev tsim cov cyst thiab rov ua cov txheej txheem gene piv rau cov kab mob organoids, yog li qhia tau hais tias muaj txiaj ntsig zoo ntawm lub raum organoids hauv kev kawm txog kev ua haujlwm qis ntawm cov kev hloov pauv tshwj xeeb hauv isogenic cov kabmob zoo li lub cev.

Cov kws tshawb fawb kuj tau siv cov neeg mob tau txais cov organoids kom nkag siab txog cov kab mob caj ces uas cuam tshuam rau glomerulus. Piv txwv li, Hale et al. (2018) tau tsom mus rau NPHS1 (nephrin) noob, uas, yog tias hloov pauv, ua rau muaj kev ua txhaum ntawm cov txheej txheem podocyte ko taw thiab tso zis tso zis, ua rau muaj kab mob raum [34]. Hale et al. (2018) siv cov neeg mob-derived mutant NPHS1 hiPSCs los muab lub raum organoids uas ua qauv rau cov txheej txheem podocyte faulty ko taw, suav nrog txo qis ntawm cov proteins tshwj xeeb podocyte, nephrin, thiab podocin [34]. Ib yam li ntawd, Freedman et al. (2015) knocked tawm lub glomerular noob PODXL nyob rau hauv hiPSCs thiab pom tias organoids qhia faulty podocyte-podocyte architecture [14].

Ib qho uas tsis muaj peev xwm ua tau zoo ntawm lub raum organoids yog lawv lub peev xwm los ua qauv embryonic thiab fetal defects. Tam sim no, cov kws tshawb fawb siv zog ua qauv rau cov neeg laus lub raum nrog rau lub raum organoid. Txawm li cas los xij, hauv nws lub xeev thawj thiab thib ob tam sim no, lub raum organoid yuav raug siv los kawm txog kev loj hlob ntawm lub raum tsis zoo [41]. Kev loj hlob ntawm cov kab mob hauv lub raum, xws li lub raum dysplasia, yog ib qho ntawm cov kab mob loj tshaj plaws thiab kev loj hlob loj [42]. Txij li thaum muaj ntau yam kab mob no yuav raug kuaj pom ntxov li 11 lub lis piam, lub raum organoids qiv lawv tus kheej tshwj xeeb zoo los kawm txog kev tsis taus ntawm lub raum. Peb tsis tau tsuas yog muaj metanephric thawj zaug thiab thib ob lub raum zoo li lub raum organoids ntawm peb qhov chaw pov tseg, tab sis peb kuj muaj cov kab mob mesonephric raum cell kab (piv txwv li, Tsujimoto li al., 2020) los kawm txog embryonic thiab fetal defects [24]. Raws li ob peb lub tshuab tso cai rau kev kawm thiab kev tswj hwm ntawm kev tsim cov tib neeg lub raum, lub raum organoid tso cai rau muaj peev xwm loj heev rau fetal genetic, toxicological, thiab kev loj hlob.

3.2.2. Lub raum Organoids ua qauv rau lwm yam kab mob

Ntxiv nrog rau cov kab mob caj ces, lub raum organoids tau siv los kawm txog cov lus teb ntawm tib neeg lub cev rau kev kis kab mob, mob qog noj ntshav, thiab raug mob. Piv txwv li, Jansen et al. (2021) siv lub raum organoid platform los ntsuas qhov cuam tshuam ntawm tus kab mob SARS-CoV-2 ntawm tib neeg lub raum [43]. Cov pab pawg no tau tshawb pom tias tus kab mob SARS-CoV-2 ua rau muaj kev nthuav qhia collagen-I ntau ntxiv hauv tib neeg lub raum organoids, yog li muab cov lus piav qhia txog kev mob raum thiab fibrosis uas feem ntau nrog rau cov mob hnyav ntawm COVID ntev -19 [ 43] ib. Hais txog kev tshawb fawb mob qog noj ntshav, Hernandez li al. (2021) hloov lub raum organoids rau hauv cov tshuaj tiv thaiv kab mob los ua qauv tsis tshua muaj caj ces cuam tshuam rau lub raum qog. Ntawm no, cov neeg mob tau txais cov organoids tsim cov qog zoo li cov kab mob, yog li rov ua rau tib neeg lub raum hlav [40]. Tsis tas li ntawd, lawv tau siv lub raum organoid-raws li qog ua qauv ua ib qho kev ua haujlwm ntawm tib neeg los ntawm cov qauv thiab kuaj tshuaj thiab kev kho nanoparticle. Thaum kawg, cov kev tshawb fawb tsis ntev los no tau pom tias lub raum organoids yuav raug siv los kuaj lub raum kev raug mob. Piv txwv li, Prezpiorski et al. (2022) pom tau hais tias lub raum organoids tsim cov cim ntawm oxidative puas tsuaj thiab nce kev raug mob marker qhia los ntawm kev tswj cov raug mob molecule hemin rau lub raum organoids, nrog rau ib tug biosensor [44].

3.2.3. Lub raum Organoids hauv Kev Ntsuas Tshuaj

Ntxiv nrog rau kev muab kev pom rau cov kab mob, lub raum organoids tau siv los tshuaj xyuas cov tshuaj. Hauv particular, lub raum organoids tau siv los kawm txog kev raug mob raum mob (DIKI), uas yog ib qho ua rau mob raum mob [45]. Hauv kev ntsuam xyuas ntawm cisplatin phiv, Czerniecki li al. (2018) tau qhia tias lub raum organoids pab tau raws li cov qauv kev ua haujlwm siab rau cov kws kho mob tshiab hauv ntau hom noob caj noob ces [46].

Lwm tus, xws li Wu et al. (2018) tau ua cov nuclei cais thiab snRNA sequencing, ntxiv rau DropSeg scRNA sequencing nyob rau hauv lub raum organoids. Ntxiv rau cov qib RNA ntau qib protein tau raug txheeb xyuas thiab muab piv los ntawm lub raum organoid lysate ntawm immunoblot (xws li Cruz li al., 2017; Morais li al, 2022) [26,27]. Tsis tas li ntawd, kev soj ntsuam immunocytochemistry tau ua niaj hnub ua hauv lub raum organoids los tshuaj xyuas cov qauv nephron tshwj xeeb. Qhov no feem ntau ua raws li tag nrho organoid staining; Tsis tas li ntawd, cov ntaub so ntswg kuj tau siv rau kev soj ntsuam (egTakasato li al, 2015; Cruz li al., 2017) (20,26]. Cov kev tshawb fawb no tau pom tias cov kab mob hauv lub raum muaj cov glomeruli, cov tubule ze ze, cov tubules, cov basal membrane, thiab. Kev sau cov duct (20,27]. Daim duab 3 hauv qab no qhia txog qhov piv txwv ntawm paraffin-embedded thiab sectioned tib neeg lub raum organoids generated siv Takasato li al. (2016) raws tu qauv (12) Tshooj yog stained rau glomerular, proximal tubule, thiab distal. Tubule marker proteins thiab nthuav tawm txuas ntxiv glomerular mus rau distal tubule nephronic cov qauv, Dhau li ntawm cov qauv, lub raum organoids paub tias muaj vasculature ib yam nkaus. Txawm li cas los xij, nws raug txwv, nrawm nrawm thiab tsis koom nrog hauv lub raum (28].

Daim duab 4. Cov ntsiab lus ntawm kev siv lub raum organoids los ua qauv kab mob. Cov ntsiab lus ntawm txoj kev raum organoids yuav raug siv los ua qauv di