第一个在猪体内生长的固体人源化肾脏

严重的器官短缺困扰着器官移植的进展。一种解决方案可能是在其他大型哺乳动物中生成人体器官，然而，这个过程具有挑战性。现在，研究人员已成功创造出含有人类和猪细胞组合的嵌合胚胎。当移植到代孕猪母体内时，发育中的人源化肾脏在28天后具有正常的结构和肾小管形成。这是科学家第一次能够在另一个物种体内培育出坚固的人源化器官，尽管之前的研究已经使用类似的方法在猪身上培育出血液或骨骼肌等人体组织。

中国广州生物医药与健康研究院首席研究员赖良学博士说：“在小鼠体内培育出大鼠器官，在大鼠体内培育出小鼠器官，但之前在猪体内培育人体器官的尝试并未成功。”科学院、五邑大学。“我们的方法改善了人类细胞与受体组织的整合，使我们能够在猪身上培育人体器官。”

将人类干细胞整合到猪胚胎中一直是一个挑战，因为猪细胞在竞争中胜过了人类细胞(猪和人类细胞有不同的生理需求)。“我们一直在研究克服种间嵌合体效率极低的机制，”广州生物医药与健康研究院首席研究员潘广进博士说。“我们发现了几个关键因素，它们通过促进细胞竞争来促进种间嵌合体的形成。”

为了生产具有卓越“生态位内竞争力”的人类细胞，该团队将优化的多能干细胞培养条件与两个促生存基因(MYCN和BCL2)的诱导性过度表达相结合。这些细胞被放入缺乏SIX1和SALL1(肾脏发育所需的两个基因)的肾缺陷猪胚胎中。

研究人员将1,820个胚胎移植给13名代孕母亲。25或28天后，他们终止妊娠并提取胚胎以评估嵌合体是否已成功产生人源化肾脏。

研究人员收集了五个嵌合胚胎进行分析(两个在植入后25天，三个在植入后28天)，发现它们在发育阶段具有结构正常的肾脏，并且由50-60%的人类细胞组成。25-28天时，肾脏处于中肾阶段(肾脏发育的第二阶段);它们形成了小管和细胞芽，最终成为连接肾脏和膀胱的输尿管。

广州生物医药与健康研究院戴震博士说：“我们发现，如果在猪胚胎中创造一个生态位，那么人类细胞就会自然地进入这些空间。”“我们在大脑和脊髓中只看到很少的人类神经细胞，在生殖嵴中没有看到人类细胞，这表明人类多能干细胞没有分化为生殖细胞。”研究人员表示，通过敲除人类多能干细胞中的更多基因可以进一步预防这种情况，这可以在未来的研究中进行测试。

研究小组希望让肾脏发育更长时间。他们还致力于在猪身上培育其他人体器官，包括心脏和胰腺。长期目标是优化这项用于人体器官移植的技术，但这可能需要数年时间。在猪体内培养功能齐全的人源化器官需要一些额外的步骤，因为器官由多种类型的细胞和组织组成。在这项研究中，研究人员只为一个细胞子集创建了一个利基，这意味着肾脏具有猪源性血管细胞，如果将它们用于移植情况，可能会导致器官排斥。

“因为器官不仅仅由一种细胞谱系组成，为了拥有一个所有成分都来自人类的器官，我们可能需要以更复杂的方式对猪进行改造，这也带来了一些额外的挑战，”米格尔说A.Esteban，博士，广州生物医药与健康研究院首席研究员。

埃斯特班说：“在我们达到制造可用于临床实践的器官的后期状态之前，这种方法为研究人类发育提供了一个窗口。”“你可以追踪你注射的人类细胞并操纵它们，这样你就可以研究疾病以及细胞谱系是如何形成的。”