腎臟移植是冶癒腎功能耗竭的有效方法，但存在供體長期不足的問題。爲解決該問題，很多國家的相關研究人員在嘗試利用人工誘導富潛能幹細胞（iPS細胞）在試管内培育腎臟，但尚未培育出立體的、且尺寸適合移植的腎臟。
此次，日本自然科學研究機構生理學研究所、東京大學和信州大學在一項聯合研究中，利用名爲「異源囊胚補全法」的特殊方法，全球首次在腎臟缺損的大鼠活體內成功培育出了源自小鼠胚胎幹細胞（ES細胞）、尺寸適合小鼠的腎臟。此次的成果在科學上證明，可以利用異源囊胚補全法培育腎臟。這意味着，有望利用該方法培育出人源腎臟，並實際應用於移植醫療。
圖1：利用囊胚補全法在腎臟缺損大鼠活體內培育出了源自小鼠ES細胞的腎臟。圖中的虛線表示腎臟。
本研究相關論文已於2019年2月6日發表在《自然通訊》（Nature Communications）的網路版上。
研究小組此前曾試着利用能成功培育胰臟的「異源囊胚補全法」，在腎臟缺損的小鼠活體內培育源自大鼠iPS細胞的腎臟，但以失敗告終，甚至連失敗的終極因數也都沒有完全查清楚。而此次發現，利用大鼠ES細胞在小鼠胎兒活體內培育大鼠腎臟時，基本未能培育出構成腎臟的小器官「後腎間質」，後腎間質會分化爲負責過濾和重新吸收血液內水分的腎小球。
而大鼠胎兒活體內的後腎間質中存在一定比例的源自小鼠ES細胞的細胞。也就是說，研究小組發現，雖然無法在小鼠胎兒活體內培育源自大鼠ES細胞的後腎間質，但可以在大鼠胎兒活體內培育源自小鼠ES細胞的後腎間質。這意味着，有可能在腎臟缺損的大鼠活體內培育出源自小鼠ES細胞的腎臟。
研究小組在Sall1基因（培育腎臟不可或缺的基因）缺損的大鼠受精卵中注入數個小鼠ES細胞，培育了同時擁有大鼠和小鼠二者的遺傳資訊的嵌合體。然後利用「囊胚補全法」，在腎臟缺損的嵌合活體內，成功培育（再生）了源自小鼠ES細胞的腎臟（圖1）。
研究小組詳細調查了利用小鼠ES細胞培育的再生腎臟的組織，應答在構成腎單位的組織中，腎小球上皮、近端腎小管、髓袢和遠端腎小管均由源自小鼠ES細胞的細胞構成（圖2）。
圖2：再生腎臟的腎小球源自小鼠ES細胞（綠色部分）。
不過，腎小球中的血管、腎小管周圍的血管網、聚集原尿的集合管以及腎單位之間填充的間質組織是同時存在小鼠細胞和大鼠細胞的嵌合體狀態。今後需要對這些嵌合體狀態的組織進一步改良，使其成爲由源自富潛能幹細胞的細胞構成的組織。將來，如果所有組織都能利用源自富潛能幹細胞的細胞培育，則有望製作負擔更輕的移植用供體腎臟，無需過度使用免疫抑製劑。
文 JST客觀日本編輯部
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