波士顿马萨诸塞州总医院的科学家们将实验室中用剥离肾脏支架培育的肾脏移植到大鼠体内。移植后，这些“生物工程”器官开始过滤啮齿动物的血液并产生尿液。
该团队由器官再生专家哈拉尔德·奥特领导，他们首先使用最近去世的大鼠的肾脏，并用洗涤剂去除细胞，留下血管结构成分等结缔组织的底层支架。然后，他们通过在该支架上植入两种细胞类型来再生器官：人脐静脉细胞用于排列血管，以及来自新生大鼠的肾细胞用于产生构成器官的其他组织。这项工作今天在《自然医学》杂志上发表。奥特及其同事在2008年开发了这种方法，此后他用它来培育心脏和肺脏。
“这项研究报告了在工程改造替代肾移植方面的重大里程碑[并且]显示了该策略的潜力，”北卡罗来纳州温斯顿-塞勒姆维克森林医学院再生医学研究所主任泌尿科医生安东尼·阿塔拉说。
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“如果这项工作可以被复制，那么参与其中的科学家显然已经完成了一项壮举，值得赞扬，”加州大学旧金山分校的肾脏病学家威廉·菲塞尔补充道。
目前，患有最严重肾脏疾病的患者可以通过透析来维持生命，但只有移植才能治愈他们。仅在美国，就有大约 10 万人在等待捐献的肾脏。
其他研究小组使用组织工程技术开发了使用人类细胞的外部肾脏辅助设备，其中一些已经通过了早期临床试验。但奥特认为，他的生物工程肾脏虽然在开发方面远远落后，但其优点是可以像捐献的器官一样进行植入。
按需器官
如果他和他的团队能够扩大他们的技术以生产人类肾脏，他们就可以提供现成的、基因定制的器官，这些器官不太可能被患者的免疫系统排斥。支架可以来自现有的捐赠者——无需基因匹配——甚至可能来自猪等动物。在某些情况下，生物工程师或许能够剥离患者自身患病的肾脏并进行重建。
奥特说：“在一个理想的世界里，如果有人走进医院，并且按需培育了肾脏，就不会出现供体器官短缺，也不会出现免疫问题。”
奥特的方法保留了肾脏的三维结构、血管结构和有助于引导和组织生长细胞的分子。例如，该团队看到称为足细胞的细胞大部分最终出现在其工程器官的正确位置——即在称为肾小球的血液过滤结构周围。
然而，由此产生的器官远未准备好用于临床。当移植到大鼠体内时，它们产生的尿液仅为正常肾脏的三分之一左右，并且清除肌酐——一种用于评估肾脏健康的肌肉代谢废物——的速度比正常情况慢 36 倍。
奥特将这种不良表现归咎于工程器官的不成熟，以及它们可能没有产生在成年肾脏中发现的全部细胞类型。但他指出，许多肾脏疾病患者仅在肾功能降至 15% 以下时才开始透析。“如果我们能制造出功能达到 20% 的移植物，那么患者将不再依赖血液透析，”他说。
该团队现在正在使用猪和人类肾脏测试相同的技术。他们还在开发更复杂的方法来引导植入细胞的发育，奥特希望他最新的出版物能够引起其他生物学家的兴趣。“我们需要合作者，以及更多的脑力投入，”他说。
菲塞尔说，可以在人类身上植入的再生肾脏“在未来仍然非常非常遥远”。“在医学的几乎所有领域，从啮齿动物到人类的飞跃都极其困难，器官支架的情况似乎也是如此。”然而，他说，该团队的工作仍然为理解肾脏如何发育和自我修复提供了一个平台。“这可能最终成为该论文影响最大的领域，”菲塞尔说。