在最近发表于《细胞干细胞》上的一项研究中，南加州大学（USC）的研究人员在肾单位前体细胞（NPCs）的培养方面取得了显著进展，这些细胞负责形成肾脏的过滤系统。NPCs在促进对肾脏发育的理解、模拟疾病和发现新疗法方面具有巨大潜力。研究团队改进了用于实验室中生成和培养NPCs的化学组合，使得小鼠和人类NPCs能够在简单的二维格式中持续生长。肾单位注定要发展成肾脏的过滤系统。NPCs在改善我们对肾脏发育的理解、建模疾病及找到新治疗方法方面具有很大的潜力。文章的主要作者、南加州大学凯克医学院医学与干细胞生物学助理教授李仲伟（Zhongwei Li）表示：“通过增强从人类干细胞培养NPCs的能力，我们创造了一种新的方式来理解和应对先天性肾脏疾病和癌症。”这项研究部分获得了国家卫生研究院（NIH）的资助，由李实验室的博士后黄镖（Biao Huang）和曾子鹏（Zipeng Zeng）及其团队进行。他们改进了用于实验室中创建和培养NPCs的化学混合物。这种改进后的混合物允许小鼠和人类NPCs在更简单的二维格式中持续生长。这是一个显著的进步，相较于之前的三维系统，后者不仅更加复杂，而且限制了对细胞进行基因组编辑的能力。
此外，这种混合物还促进了从人类多能干细胞扩展诱导NPCs（iNPCs）。这些iNPCs与原生的人类NPCs非常相似。使用这种方法，可以从任何个体开始简单的b.A血液或皮肤活检，以帮助开发个性化的肾脏疾病模型，并改善对靶向肾单位的药物的搜索。此外，这种组合的效力足以将一种被称为足细胞的特化肾细胞转变为类似NPC的状态。
为了展示他们发现的实际好处，研究人员编辑了NPCs的基因组，以识别与肾脏疾病和发育相关的基因。这次筛查揭示了既有潜在影响的已知基因，也有新基因。科学家们向NPCs中插入了导致多囊肾病（PKD）基因突变。这些NPCs生长成被称为类器官的小肾脏结构，表现出囊肿，这是PKD的一个主要症状。团队随后利用这些类器官搜索能够阻止囊肿形成的类药物物质。
李表示：“这一进展可能在多方面对肾脏研究产生重大影响，从加速药物发现到揭示肾脏发育、疾病和癌症的遗传基础。此外，它还提供了NPCs作为人工肾脏创建的基本组成部分。”
本研究80%的资金来自美国国立卫生研究院（NIH），通过NIH共同基金高风险高回报研究计划的DK054364、T32HD060549和DP2DK135739等资助。大学肾脏研究组织（UKRO）也提供了额外支持，以及来自南加州大学凯克医学院院长首期奖、南加州大学干细胞挑战基金、南加州大学教务长本科生研究奖学金、陈·扎克伯格倡议种子网络资助（CZIF2019-002430）和CIRM桥接奖的资助。
麦克马洪（McMahon）为这项工作提供科学建议和咨询。李、黄、曾、麦克马洪、哈洛斯（Hallows）和帕斯托-索勒（Pastor-Soler）是诺华（Novartis）、eGENESIS、Trestle Biotherapeutics、GentiBio和IVIVA Medical的发明人。本文中描述的技术已经由这些人申请了知识产权保护。
