大學共同利用機關法人自然科學研究機構（National Institutes of Natural Sciences，NINS）和東京大學等的研究團隊，利用小鼠(mouse)的ES細胞(胚胎幹細胞)成功在大鼠(rat)的活體內生成了正常機能的異種腎臟(圖1)。該技術有望實施在動物活體內生產用於器官移植的人類器官[1]。該研究成果已線上發表於2019年2月6日的《Nature Communications》上[參考文獻1]。
圖1 異種腎臟生成實驗流程 (《朝日新聞》)
自然科學研究機構生理學研究所(NiPS)的平林真澄準教授、東京大學醫科學研究所中内啓光教授及信州大學保地真一教授等共同協作研究，採用「異種囊胚補全法(異種胚盤胞補完法)」：首先將大鼠受精卵中腎臟形成不可或缺的Sall1基因剔除，令其無法自然發育出自身腎臟；然後將小鼠來源的數個ES細胞注入前述大鼠囊胚中；最後將製作的嵌合胚放置到代孕老鼠子宮内，最終生育出長有小鼠腎臟的大鼠(圖2)。
圖2 異種囊胚補全法示意圖（新聞稿）
此前，中内教授曾利用異種囊胚補全法，將小鼠來源的多功能幹細胞注入基因操作後的大鼠囊胚中，然後回植到大鼠的子宮内，最終成功用大鼠培育出了小鼠的胰臟。中内教授更是用培育出的小鼠胰島移植到糖尿病小鼠模式中後，成功治癒了小鼠的糖尿病[2]。此次採用類似技術，世界首次培育出結構和功能更爲複雜的大型重要器官-腎臟，進一步應答了該技術的穩定性。
對於到了需要接受透析冶癒的慢性腎耗竭(Chronic kidney disease CKD, Chronic renal disease CRD,慢性腎功能不全、慢性腎臟病)患者，根本的冶癒方法是腎臟移植。目前日本國內在因子爲糖尿病腎病、慢性腎小球腎炎等需要長期接受透析冶癒的患者約有33萬人，且呈逐年遞增傾向，其中希望進行腎臟移植的患者超過12000人。但是由於供體的嚴重不足，目前能最終實施移植手術的患者僅佔申請者的1-2%。
慢性腎臟病實際上比想像的要普遍，絕大多數早期患者自己都未能察覺。高達13%的美國成人有不同程度的慢性腎臟病，預計到2020年約有78.5萬患者需要接受冶癒，醫藥費約達536億美金[參考文獻2]。
爲了解決腎源供體不足的現狀，採用人工誘導多功能幹細胞(iPS細胞)體外培育腎臟的研究也在進行中。目前日本最年輕的教授武部貴則和其指導教授谷口英樹教授的研究團隊（橫濱市立大學）在2015年，和埼玉大學研究生院理工學研究科副教授吉川洋實等一起，研究出人工生成腎臟器官立體原基的培育方法[3]。
2018年秋，東京慈惠會醫科大學和熊本大學、明治大學、醫療技術初創公司BIOS等合作，協力推進腎臟再生醫療技術開發和臨牀應用。研究團隊計劃用iPS細胞誘導分化爲腎元祖細胞，體外培育成腎芽後再移植給正在接受人工透析冶癒的腎耗竭患者，該臨牀試驗有望在中國大陸率先開展[4]。
透過異種囊胚補全技術培育腎臟等身體重要臟器的可行性已得到證明，下步伴隨技術的進一步完善，倫理方面的討論和法律層面的完備也變得更爲緊迫。期待由此催動的人造腎臟移植能夠儘快成行。
供稿 宋傑 東京大學博士
編輯修改 JST客觀日本編輯部
參考文獻：
1. Teppei Goto, Hiromasa Hara, Makoto Sanbo, Hideki Masaki, Hideyuki Sato, Tomoyuki Yamaguchi, Shinichi Hochi, Toshihiro Kobayashi, Hiromitsu Nakauchi & Masumi Hirabayashi. Generation of pluripotent stem cell-derived mouse kidneys in Sall1-targeted anephric rats. Nature Communications. DOI: 10.1038/s41467-019-08394-9
2. JCoresh et al. "Prevalence of Chronic Kidney Disease in the United States," Journal of the American Medical Association, November 7, 2007; 298(17):2038-2047.
相關鏈結：
1. 自然科學研究機構和東京大學2019年2月6日新聞稿 [網路位址]
2. 動物器官移給人，日本即將解禁「異種器官 [網路位址]
3. 【日本iPS細胞研究報告(三)】橫濱市立大學篇：用iPS細胞培育肝腸腎肺心 [網路位址]
4. 【日本iPS細胞研究報告(十)】慈惠醫大篇：世界首次申請腎臟再生臨 [網路位址]
