15.3.3　肾脏类器官

肾脏是体内重要的排泄器官，负责过滤血液中的杂质、维持体液和电解质的平衡，最后产生尿液经尿道排出体外。肾脏包括肾小球和肾小管单位结构，主要负责体内代谢产物的滤过和重吸收功能。肾脏含有丰富的血管网络，肾小球本身也是具有特殊结构的毛细血管团。肾脏类器官来源于中间中胚层，包含输尿管芽和后肾间充质。输尿管芽可分化为集合管和输尿管，后肾间充质向上皮转化并且分化为分段肾小管。输尿管芽和后肾间充质相互作用将导致进一步分化并自组织为肾单位结构［89，90］。目前，PSCs衍生的肾脏类器官包含足细胞、近端小管、远端小管、集合管、间质细胞、内皮细胞和基质细胞等，模拟胎儿肾脏发育和功能。肾脏类器官已被证明是研究肾脏发育和疾病的重要工具。然而，该领域还存在一些需要克服的挑战，包括肾类器官缺乏脉管系统和关键的细胞类型，包括系膜细胞、免疫细胞、肾小球内皮等［91］。(https://www.daowen.com)

类器官缺乏血管结构通常会导致氧气和营养供应不足，导致组织中心坏死，难以长期培养和功能成熟，这阻碍了肾脏类器官用于疾病建模和药物测试。因此，构建血管化的肾类器官对于模拟和研究近似体内的肾脏生理病理特征具有重要意义。尽管缺乏脉管系统，肾脏类器官仍存在一些CD31+内皮细胞［92］。此外，在肾脏类器官中检测到VEGF的高表达。然而，传统的悬浮培养方式或基于Transwell的培养方法无法实现可灌注的内皮结构的形成和功能成熟。Kimberly A.Homan等利用微流控芯片培养PSCs来源的肾类器官，并施加流体剪切力，发现高剪切力可促进内源性血管内皮细胞的产生，并诱导肾小球腔室显著的血管化，从而促进血管化肾类器官的管腔结构形成和功能成熟［3］。类似地，Han Na Lee等发现与静态培养条件相比，在芯片流体培养条件下的肾脏类器官显示出更成熟的足细胞和血管结构，在肾毒性评价实验中具有更高的敏感性［93］。Amanda Bas-Cristóbal Menéndez等研究发现芯片上培养的肾类器官内源性内皮细胞的成熟度增加且周围通道中培养的HUVECs的迁移和增殖能力增强，这些HUVECs与内源性内皮细胞相互连接，形成了类似血管的开放管腔结构［94］。该模型为体外肾类器官血管化提供了新的见解，为肾发育研究和药物测试等提供了有用的工具。