研究追踪人类肾脏如何形成其过滤单元的蓝图

说到构造肾脏，只有大自然才拥有完整的蓝图。但是南加州大学领导的一个科学家团队通过对肾脏如何形成过滤单元(称为肾元)的全面分析，成功地借用了大自然的一些页面。

发表于期刊细胞发育这项研究是由Nils Lindström领导的，他在南加州大学干细胞生物学和再生医学系的安迪·麦克马洪实验室进行的，他作为博士后开始了这项研究，现在是该部门的助理教授。这项研究还引入了来自英国普林斯顿大学和爱丁堡大学的合作者的专业知识。

该团队追踪了如何使用的蓝图细胞相互作用奠定了人体肾脏的基础，以及异常发育过程如何导致疾病。他们的研究结果作为人类肾形成图集(https://sckidney.flatironinstitute.org/)，这是一个可搜索的数据库，显示基因在发育中的人类肾脏中的活跃时间和位置，并预测发育中的细胞类型中发生的调节相互作用。

“造肾只有一种方法，那就是自然的方式，”麦克马洪说，他是南加州大学再生医学和干细胞研究Eli and Edythe Broad中心的主任。“只有了解正常胚胎发育的逻辑框架，我们才能提高合成细胞类型、建立疾病模型的能力，并最终建立功能性系统来取代有缺陷的肾脏。”

为了重建自然界的分子和细胞蓝图，研究小组研究了数百个人类和小鼠肾单位在其典型发育轨迹上的不同点。这使得研究人员能够比较自人类和小鼠从共同的哺乳动物祖先分化出来以来，在近2亿年的进化过程中保存下来的重要过程。

这项研究详细描述了人类和小鼠肾单位形成的类似遗传机制，使其他科学家小组能够遵循这些发育程序的逻辑来制造新型肾细胞。总的来说，至少有20个专业细胞类型形成肾脏复杂的管状网络，帮助维持体液和pH值平衡，过滤血液，并将毒素浓缩到尿液中以供排泄。

Lindström说:“通过生成人类肾单位形成的美丽复杂过程的详细视图，我们的目标是增强我们对发育和疾病的理解，同时指导构建合成肾脏结构的努力。”

科学家们还能够确定在先天性肾脏和尿路异常(CAKUT)中已知作用的表达基因的精确位置。在特定类型的细胞中，研究人员发现了相互作用的基因网络。基于这些关联，研究小组预测了在CAKUT和其他基因中探索新的候选基因肾脏疾病。

“我们推断单个细胞中表达的基因空间坐标的方法可以广泛用于创建其他发育的类似地图集器官系统这是世界上许多研究小组的一个重要焦点。”Lindström说。“这项研究体现了合作科学的影响，它汇集了美国和欧洲的专业知识，将发育解剖学与尖端的分子、计算和显微镜工具联系起来。”