Опубликовано : Авг 21, 2020

Воспроизведение патофизиологии поликистозной болезни почек с помощью iPS-клеток человека

Воспроизведение патофизиологии поликистозной болезни почек на iPS-клетках человека
Собирающие протоки, полученные из iPS-клеток с гомозиготной мутацией гена PKD1, сильно реагировали с форсколином с образованием цист. Собирающие протоки, полученные из iPS-клеток с гетерозиготной мутацией гена PKD1, а также протоков, происходящих из iPS-клеток пациента, образовывали цисты, хотя и частично. Предоставлено: профессор Рюичи Нишинакамура.

Совместное исследование, проведенное Университетом Кумамото в Японии, успешно воспроизвело патогенез аутосомно-доминантной поликистозной болезни почек (ADPKD) на iPS-клетках человека in vitro. ADPKD — это заболевание, которое вызывает множественные кисты в обеих почках и является наиболее распространенным наследственным заболеванием почек. Хотя кисты, происходящие из почечных канальцев, были ранее зарегистрированы, это первая индукция кист из собирательных протоков, которая более тесно связана с патогенезом заболевания. Исследователи ожидают, что это приведет к лучшему пониманию болезненных состояний и разработке новых методов лечения.

По оценкам, ADPKD поражает 1 из 400–1000 человек. Хотя половина пациентов с ADPKD прогрессирует до почечной недостаточности к 60 годам, основные механизмы заболевания не ясны, и лечение еще не найдено. ADPKD вызывается мутациями в генах PKD и будет развиваться, если одна или обе копии генов PKD, унаследованные от отца и матери, имеют мутации (гетерозиготные или гомозиготные мутации). Гены PKD состоят из PKD1 и PKD2, и около 85% всех пациентов с ADPKD имеют гетерозиготную мутацию гена PKD1. Остальные 15% имеют гетерозиготную мутацию гена PKD2. Те, у кого есть гетерозиготные мутации гена PKD1, имеют более тяжелый прогноз, примерно у половины из них разовьется почечная недостаточность к 60 годам из-за прогрессирования почечных кист. Механизм ADPKD в основном изучался на мышах. Однако у мышей с гетерозиготной мутацией в гене PKD1 развивается мало почечных кист даже у взрослых, и симптомы у человека не воспроизводятся.

Почки развиваются в результате взаимодействия двух разных предшественников; прародители нефронов и зачатки мочеточника. Предшественники нефрона дифференцируются в почечные канальцы, которые реабсорбируют соль и воду с мочой, а зачатки мочеточника дифференцируются в собирающие протоки, которые собирают мочу и реабсорбируют воду. Кисты ADPKD могут происходить как из почечных канальцев, так и из собирательных протоков, но собирательные протоки, по-видимому, являются их преимущественным источником. В 2014 году Нишинакамура и др. сообщили о способе индукции почечных канальцев из человеческих iPS-клеток через клетки-предшественники нефронов. С тех пор несколько исследовательских групп успешно получили цисты, происходящие из почечных канальцев, из iPS-клеток, которые имели гомозиготную мутацию гена PKD1, но цисты, полученные из собирательных протоков, еще не были получены. Поскольку кисты почечных канальцев также образовывались из нормальных iPS-клеток без генных мутаций, было невозможно воспроизвести болезненное состояние на iPS-клетках, полученных от пациентов с ADPKD, у которых была гетерозиготная мутация гена PKD1. Тем не менее, исследовательская группа профессора Нишинакамуры стимулировала сбор протоков из человеческих iPS-клеток через зачатки мочеточника в 2017 году и с тех пор пытается воспроизвести кисты, полученные из собирательного протока, используя свои собственные методы.

  • Воспроизведение патофизиологии поликистозной болезни почек с помощью iPS-клеток человека
    A: Вазопрессин, вводимый в почечные канальцы, полученные из iPS-клеток с гомозиготной мутацией PKD1, не образует кист. (Шкала: 200 мкм) Фото: профессор Рюичи Нисинакамура
  • Воспроизведение патофизиологии поликистозной болезни почек с помощью iPS-клеток человека
    Моча, вырабатываемая почками, проходит через почечные канальцы, собирается в собирательный проток и выводится из организма. Предоставлено: профессор Рюичи Нишинакамура.

Чтобы воспроизвести цисты ADPKD, исследователи использовали технологию редактирования генов CRISPR-Cas9, чтобы создать как гомозиготные, так и гетерозиготные мутантные iPS-клетки с геном PKD1 и индуцировать их в почечных канальцах. После введения препарата под названием форсколин, который активирует фактор, обостряющий кисты ADPKD, тубулярные кисты были воспроизведены, как и в предыдущих отчетах. Однако мягкие кисты также образовывались из почечных канальцев, которые не подверглись генетической мутации.

Когда эти iPS-клетки были индуцированы в собирательные протоки и обработаны форсколином, из собирательного протока образовались цисты, имевшие гомозиготную мутацию PKD1. С другой стороны, кисты образовались не из собирательных протоков, в которых не было генных мутаций, что указывает на то, что их реакция на форсколин отличается от реакции почечных канальцев. Когда исследователи проверили экспрессию рецептора антидиуретического гормона вазопрессина, который действует на собирательный проток, они обнаружили, что он экспрессируется только в собирательном канале. Известно, что вазопрессин усугубляет развитие кист ADPKD из собирательных протоков, и когда его вводили в индуцированные собирательные протоки и почечные канальцы, кисты формировались, хотя и с низкой частотой, только в собирательных протоках с гомозиготной мутацией PKD1. Кроме того, цисты частично образовывались в собирательных трубках с гетерозиготной мутацией PKD1 после введения форсколина. Когда iPS-клетки пациента с ADPKD с гетерозиготной мутацией PKD1 использовали для индукции собирательных протоков, цисты образовывались таким же образом. По словам исследователей, это первое успешное воспроизведение патологии болезни ADPKD из полученных от пациентов iPS-клеток.

«Это исследование показывает, что метод индукции собирающих протоков из iPS-клеток может быть новой моделью болезни для ADPKD», — сказал руководитель исследования профессор Нишинакамура. «Анализируя эти кисты собирательного протока, которые похожи на реальные клинические состояния, мы можем найти механизмы и разработать новые терапевтические методы, которые до сих пор было трудно идентифицировать. Мы также ожидаем, что репликация кист из iPS-клеток, полученных от пациентов, приведет к исследованиям и лечению отдельных случаев. «/p>

Spread the love

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *