Stem cell biology and gene-editing-Techniken bieten Hoffnung für Nieren-regeneration

Mini-Nieren-organoids wurden nun gewachsen in einem Labor durch die Verwendung von Genom-editieren, neu zu erstellen die menschliche Niere-Krankheit in der Petrischale.

Die Leistung, vermutlich der erste seiner Art, entstand durch die Kombination von Stammzell-Biologie mit leading-edge-gen-editing-Techniken.

Die Fachzeitschrift Nature Communications berichten die Ergebnisse heute, Okt. 23. Die Arbeit ebnet den Weg für die personalisierte wirkstoffsuche für Nierenerkrankungen.

Die mini-Nieren-organoids gewachsen waren aus pluripotenten Stammzellen. Dies sind menschliche Zellen, die haben sich die Uhr zurück zu einer Zeit, wenn Sie sich entwickeln könnte in jede Art von organ im Körper. Wenn die Behandlung mit einem chemischen cocktail, sind diese Stammzellen herangereift Strukturen, die Aussehen wie Miniatur-Nieren.

Diese organoids enthalten Tubuli, filtern-Zellen-und blutgefäßzellen. Transportieren Sie Chemikalien reagieren und giftige Verletzung in einer Weise, die ähnlich zu Nieren-Tubuli, in die Menschen.

„Eine wichtige Frage war, ob wir neu erstellen, die menschliche Niere-Krankheit in einem Labor, Petrischale, die mit dieser Technologie“, sagte Benjamin Freedman, wer führte die Studien am Brigham and Women ‚ s Hospital in Boston. Er ist jetzt ein Assistenzprofessor von Medizin in der Abteilung der Nephrologie an der University of Washington und ein UW-Medizin-Forscher.

„Diese Frage zu beantworten,“ sagte er, „war wichtig für das Verständnis, das Potenzial der mini-Nieren für klinische Niere regeneration und drug discovery.“

Zum erneuten erstellen der menschlichen Krankheit, Freedman und seine Kollegen das gen-editing-Technik namens CRISPR. Sie konstruierten mini-Nieren mit genetischen Veränderungen im Zusammenhang mit zwei gemeinsamen Nieren-Erkrankungen, polyzystische Nierenerkrankung und glomerulonephritis.

Die organoids entwickelt Merkmale dieser Krankheiten. Diejenigen, die mit Mutationen in polycystic kidney disease Gene gebildet Ballon wie Flüssigkeit gefüllte Säcke, sogenannte Zysten, Nieren-Tubuli. Die organoids mit Mutationen in podocalyxin, ein gen verbunden mit glomerulonephritis, verlorene verbindungen zwischen filtern-Zellen.

„Mutation eines einzelnen Gens führt zu Veränderungen der Nieren-Strukturen im Zusammenhang mit der menschlichen Krankheit, wodurch besseres verstehen der Krankheit und dienen als Modelle zu entwickeln, die therapeutische Wirkstoffe zur Behandlung dieser Krankheiten,“ erklärt Joseph Bonventre, senior-Autor der Studie. Er ist der Chef der Renal Division am Brigham and Women ‚ s Hospital und Rektor Mitglied der Fakultät an der Harvard Stem Cell Institute.

„Diese gentechnisch veränderten mini-Nieren“ Freedman fügte hinzu, „haben uns gelehrt, dass menschliche Krankheiten läuft darauf hinaus, einfache Komponenten, die neu erstellt werden können, die in einer Petrischale. Dies ermöglicht uns schnellere, bessere Möglichkeiten, um „klinische Studien in einem Gericht‘ zu testen, Medikamente und Therapien, die möglicherweise bei Menschen funktionieren.“

Die Forscher fanden heraus, dass genetisch abgestimmte Nieren-organoids ohne Krankheit-verbundene Mutationen zeigte keine Anzeichen der Krankheit entweder.

„CRISPR kann verwendet werden, um die korrekte gen-Mutationen“, erklärte Freedman. „Unsere Ergebnisse deuten darauf hin, dass gen-Korrektur unter Verwendung CRISPR möglicherweise eine viel versprechende therapeutische Strategie.“

In den Vereinigten Staaten, die Kosten für Nierenerkrankungen sind über 40 Milliarden Dollar pro Jahr. Nieren-Krankheit betrifft rund 700 Millionen Menschen weltweit. Zwölf Millionen Patienten haben polyzystische Nierenerkrankung und zwei Millionen gab vollständiges Nierenversagen. Dialyse und Nierentransplantation sind die einzigen Optionen für Patienten im Nierenversagen, können die schädlichen Nebenwirkungen und die schlechte Qualität-of-life.

„Als Ergebnis dieser neuen Technologie,“ Freedman sagte: „wir können nun wachsen, auf Nachfrage, neue Nieren-Gewebe, das zu 100 Prozent immunocompatible mit einem einzelnen eigenen Körper.“

Er fügte hinzu, „Wir haben gezeigt, dass diese Gewebe nachahmen kann sowohl bei gesunden und Kranken Nieren, und dass die organoids kann überleben in den Mäusen, nachdem er transplantiert. Die nächste Frage ist, ob die organoids durchführen können die Funktionen der Nieren nach der transplantation.“

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