תאי אבות נפרון אנושיים שגדלו במעבדה. קרדיט: Biao Huang/Li Lab
חוקרים ב USC קידמו מחקר כליות על ידי פיתוח שיטה חדשה לטיפוח תאי אבות נפרון מתאי גזע אנושיים. שיטה זו מפשטת את התהליך ומשפרת יישומים במודלים של מחלות וגילוי תרופות.
במחקר חדש שפורסם היום ב תא גזע של תא, מדעני USC מדווחים על התקדמות משמעותית בטיפוח תאי אבות נפרונים (NPCs), התאים המיועדים ליצור את מערכת הסינון של הכליה, הנפרונים. ל-NPCs יש הבטחה עצומה להבנת התפתחות הכליות, מודלים של מחלות וגילוי טיפולים חדשים.
"על ידי שיפור היכולת שלנו לגדל NPCs מתאי גזע אנושיים, אנו יוצרים שדרה חדשה להבנה ולמלחמה במחלות כליה מולדות וסרטן", אמר המקביל והמחבר הראשי Zhongwei Li, עוזר פרופסור לרפואה, וביולוגיה של תאי גזע ורפואה רגנרטיבית בבית הספר לרפואה Keck של USC.
במחקר, ממומן בחלקו על ידי ה המכונים הלאומיים לבריאותהפוסט-דוקטורנטים של מעבדת Li, Biao Huang ו-Zipeng Zeng ושותפי הפעולה שלהם שיפרו את הקוקטייל הכימי לייצור וגידול NPCs במעבדה.
קוקטייל משופר זה מאפשר צמיחה מתמשכת של NPCs של עכברים ושל בני אדם בפורמט דו מימדי פשוט. זה מסמן שיפור משמעותי ביחס למערכת התלת מימדית הקודמת, שלא רק הייתה מסורבלת יותר, אלא גם הגבילה את היכולת לבצע עריכת גנום בתאים.
הקוקטייל מאפשר גם את הרחבת ה-NPCs המושרה (iNPCs) מתאי גזע פלוריפוטנטיים אנושיים. iNPCs אלה דומים מאוד ל-NPCs אנושיים מקומיים. עם גישה זו, ניתן ליצור iNPCs מכל אדם החל מביופסיית דם או עור פשוטה. גישה זו תקל על יצירת מודלים של מחלות כליה ספציפיות לחולה ותגביר את המאמצים לזהות תרופות ממוקדות לנפרון.
יתר על כן, הקוקטייל חזק מספיק כדי לתכנת מחדש סוג מובחן של תאי כליה המכונה פודוציט למצב דמוי NPC.
הדגימו את היישומים המעשיים של פריצת הדרך שלהם, המדענים ביצעו עריכת גנום ב-NPCs כדי לסנן גנים הקשורים להתפתחות כליות ולמחלות. בדיקה זו זיהתה גנים שהיו מעורבים בעבר, כמו גם מועמדים חדשים.
בהדגמה נוספת, המדענים הציגו את המוטציות הגנטיות האחראיות למחלת כליות פוליציסטית (PKD) ל-NPCs. NPCs אלה התפתחו למבנים מיני-כליים, הידועים כאורגנואידים, המציגים ציסטות – סימפטום ההיכר של PKD. לאחר מכן, הצוות השתמש באורגנואידים כדי לסנן תרכובות דמויות תרופות שעכבו היווצרות ציסטות.
"לפריצת הדרך הזו יש פוטנציאל לקידום חקר הכליות בדרכים קריטיות רבות – מהאצת גילוי תרופות ועד לגילוי היסודות הגנטיים של התפתחות כליות, מחלות וסרטן", אמר לי. "חשוב לציין, הוא גם מספק אספקה של NPCs כאבני בניין קריטיות לבניית כליות סינתטיות לטיפול חלופי כליות."
מחברים שותפים נוספים כוללים: Sunghyun Kim, Connor C. Fausto, Kari Koppitch, Hui Li, Xi Chen, Jinjin Guo, Chennan C. Zhang, Tianyi Ma, Pedro Medina, Megan E. Schreiber, Mateo W. Xia, Ariel C. Vonk, Tianyuan Xiang, Tadrushi Patel, Yidan Li, Riana K. Parvez, Jyun Hao Chen, Matthew E. Thornton, Brendan H. Grubbs, Yali Dou, Ksenia Gnedeva, Qi-Long Ying, Nuria M. Pastor-Soler, Kenneth R. Hallows, Nils O. Lindström, ו- Andy McMahon מ- USC; זקסו לי וטנג פיי מאוניברסיטת Northeastern ב-Shenyang, סין; באלינט דר מאוניברסיטת USC ו-Semmelweis בבודפשט, הונגריה; ג'נקינג ליו מעיר התקווה; ו-Yarui Diao מבית הספר לרפואה של אוניברסיטת דיוק.
שמונים אחוזים מהעבודה הזו נתמכו על ידי מימון פדרלי מהמכונים הלאומיים לבריאות (NIH) (מספרי מענק DK054364 ו-T32HD060549) ותוכנית המחקר בסיכון גבוה לתגמולים גבוהים של קרן NIH Common (מספר מענק DP2DK135739). תמיכה נוספת הגיעה ממימון קרן האוניברסיטה לחקר הכליות (UKRO), פרס פיילוט של בית הספר לרפואה Keck של USC Dean, מענק USC Stem Cell Challenge, מלגת מחקר לתואר ראשון של USC Provost, מענק רשת זרע של יוזמת צ'אן צוקרברג (CZIF2019-002430 ), ופרס CIRM Bridges.
מקמאהון הוא יועץ או יועץ מדעי עבור Novartis, eGENESIS, Trestle Biotherapeutics, GentiBio ו-IVIVA Medical. Li, Huang, Zeng, McMahon, Hallows ו-Pastor-Soler הגישו בקשה להגנת קניין רוחני עבור טכנולוגיות המתוארות במחקר זה.
