hiPSC로 분류된 세포

커뮤니케이션 생물학 6권, 기사 번호: 483(2023) 이 기사 인용

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최근에는 신장 근위 세뇨관을 모델링하기 위해 수많은 미세 생리학적 시스템이 사용되었습니다. 그러나 근위세뇨관 상피층의 선택적 여과와 재흡수 기능을 개선하는 연구는 부족합니다. 이 보고서에서는 인간 유도 만능 줄기 세포 유래 신장 오가노이드에서 추출한 가성 근위 세뇨관 세포를 결합하여 불멸의 근위 세뇨관 세포와 배양합니다. 공동배양된 조직은 특정 수송체, 세포외 기질 단백질 콜라겐 및 라미닌, 우수한 포도당 수송 및 P-당단백질 활성의 향상된 수준을 제공하는 불침투성 상피인 것으로 나타났습니다. 각 세포 유형에서 얻은 것보다 더 높은 mRNA 발현 수준이 검출되었으며, 이는 둘 사이의 비정상적인 시너지 혼선을 암시합니다. 이와 함께, 성숙 시 인간 제대 정맥 내피 세포에 노출된 불멸화 근위 세뇨관 조직층의 형태학적 특성 및 성능의 개선을 철저하게 정량화하고 비교합니다. 포도당과 알부민 재흡수는 물론 P-당단백질을 통한 생체이물 유출 속도도 모두 개선되었습니다. 나란히 제시된 데이터는 공동배양된 상피층과 비iPSC 기반 이중층의 장점을 강조합니다. 여기에 제시된 시험관 내 모델은 맞춤형 신독성 연구에 도움이 될 수 있습니다.

신장 수질의 바깥쪽 줄무늬에 위치한 근위 세뇨관은 사구체 여과액1,2에서 낭비되었을 나트륨, 물, 아미노산 및 포도당, 알부민과 같은 기타 필수 영양소를 재흡수하는 주요 부위입니다. 따라서 장기는 매우 중요하며 다양한 모델링 시도의 대상이 되었습니다3,4,5,6,7.

최근 데이터가 근위 세뇨관 상피6에 대한 내피 혈관계의 영향을 명확하게 강조하고 있음에도 불구하고 이전 모델에서는 일차 세포 또는 불멸화 세포주를 사용했기 때문에 상피 조직 자체를 최적화하는 연구는 여전히 부족합니다. 한 가지 옵션은 재현성과 생체 내에서 훨씬 더 나은 특성을 제공하는 능력을 위해 줄기 세포를 활용하는 것입니다. 그럼에도 불구하고, 네프론 전구 세포는 출생 시 모두 소모되고8,9,10 배아 신장에서 신장 전구 세포를 얻는 것은 윤리적으로 부적절해 보일 수 있으므로 성인 기관에서 네프론을 생성할 수 있는 줄기 세포 공급원은 없습니다.

대안적으로, 이러한 전구세포는 인간 유도 만능 줄기 세포(hiPSC)로부터 재현될 수 있으며 단계적 프로토콜11,12,13,14을 통해 다양한 신장 세포 유형으로 직접 분화될 수 있습니다. 최근 근위 세뇨관 유사 세포가 온칩 평가 목적으로 iPSC 라인에서 직접 생성되었지만 일반적으로 이러한 특수 제품에는 생체 내 존재하는 3D 틈새 시장이 부족합니다.

이를 위해 우리는 hiPSC 유래 신장 오르가노이드에서 세포를 추출하는 아이디어를 시작합니다. hiPSC 유래 신장 오가노이드는 후기 발달 단계를 요약하고 복잡한 3D 구조를 가지며 모든 신장 계통의 세포를 포함하므로 생체 내와 유사한 특성을 가진 세포의 적절한 공급원이 됩니다. 더욱이 그들은 배아 네프론 전구세포를 얻고 분화하는 윤리적인 어려움을 갖고 있지 않습니다.

여러 연구에서는 인간 다능성 세포(hPSC)13,14,16,17,18를 분화하여 신장 오르가노이드를 생성한다는 아이디어를 제시했습니다. 그러나 인간 신장 발달과 관련된 4가지 전구 세포 집단, 즉 네프론, 요관 상피, 내피 및 신장 간질 전구 세포 중에서 대부분의 이러한 프로토콜은 네프론 또는 집합관만 형성하는 처음 두 전구 세포를 생성합니다. Takasato et al.에 의해 소개된 hPSC의 신장 오가노이드로의 분화 과정. 인간 신장 조직 형성의 전체 과정을 요약합니다. 이는 이전에 보고된 방법에 비해 신장 오가노이드 형성에 관련된 4가지 전구 개체군을 모두 동시에 생산할 수 있다는 장점이 있습니다. 또한, 이러한 오가노이드는 인간 신장에 존재하는 주요 구조를 포함하고 있습니다. 세포 기능을 평가하는 맥락에서, 오르가노이드를 관심 화합물에 노출시키고 세포 흡수를 평가하는 것은 세포의 올바른 정점/기저측 극성이 집합체에서 주장될 수 없기 때문에 문제가 될 것이라고 주장됩니다. 하지만 해당 세포를 추출하여 올바른 극성이 형성되는 방식으로 2D 플랫폼에 증착하면 어떻게 될까요?