【五分钟讲类器官】从模型到医疗范式变革：肾脏类器官的构建、构建方法对比及应用！

肾脏类器官 是一种在体外通过干细胞自组织形成的三维微型器官模型，模拟人体肾脏的结构和功能。它通常来源于人多能干细胞或成体干细胞，在特定诱导条件下分化为包含肾单位（如肾小球、近端小管、远端小管等）的复杂结构。

关键特征：

① 三维结构：更真实地模拟细胞-细胞、细胞-基质相互作用。

② 功能模拟：具备部分肾脏功能，如物质转运、损伤响应、药物代谢等。

③ 来源多样：可来自iPSC、ESC或成体肾源干细胞。

④ 可扩展性：可用于高通量筛选、疾病建模和个性化医疗。

1.用途

① 疾病建模：

急性肾损伤（如顺铂诱导）

慢性肾病（如糖尿病肾病、多囊肾）

遗传性疾病（如法布雷病、亨廷顿舞蹈病相关肾病）

② 药物筛选与毒性测试：

肾毒性评估（如顺铂、他克莫司）

个体化药物反应测试（如肾细胞癌类器官）

③ 发育与机制研究：肾单位形成、细胞分化信号通路

④ 再生医学：未来可能用于肾脏移植或修复

2. 未来发展空间

① 血管化与成熟化：通过共培养、微流控、生物打印等技术实现功能血管网络。

② 多器官整合：构建“肾脏-心脏”或“肾脏-肝脏”等多器官芯片系统。

③ 基因编辑与个性化模型：利用CRISPR构建特定突变模型，用于精准医疗。

④ 临床前模型替代：逐步替代动物模型，提高药物开发效率与临床转化率。

3. 利弊分析

流程说明：

干细胞来源选择：iPSC/ESC：适用于复杂肾单位建模，ASC（如肾源细胞）：适用于个体化小管模型。

胚状体形成（针对PSC）：使用CHIR99021 + FGF等小分子诱导中胚层分化

肾向诱导：阶段I：Wnt激活（CHIR99021），阶段II：KOSR/DMEM培养基促进小管形成。

3D类器官培养：使用超低黏附板，动态培养（摇床）促进营养渗透

血管化策略（可选）：共培养HUVEC，微流控芯片灌注，移植至免疫缺陷鼠肾囊下。

成熟培养：延长培养至14-21天，低氧环境（5-7% O₂）促进血管生成。

验证与应用：免疫荧光（LTL, HNF1B, CDH1），HE染色、RNA/蛋白分析，功能测试（药物响应、损伤标志物）。

A：免疫缺陷动物促进肾类器官血管化；

B：调整培养方案促进肾类器官血管化；

C：使用微流控技术结合细胞 外基质促进肾类器官血管化。

类器官是我们目前拥有的最接近人体真实反应的体外模型，为“药物筛选 → 靶点发现 → 临床转化”提供了强大平台。但标准化流程背后，是对疾病机制的深刻理解与细心严谨的实验设计，盲目套用“套路”，只会走入更深的死胡同。希望小晶今天的分享能帮您用好类器官，理清思路，少走弯路，多出成果。

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