幹細胞由来の腎臓オルガノイドがAKI研究と再生医療を前進させる
モナシュ大学と南カリフォルニア大学の研究者らは、幹細胞から腎臓オルガノイドを開発し、急性腎障害と腎臓の発生を研究している。さらに、Auxilium Biotechnologiesは、国際宇宙ステーションで生きた腎臓および肝臓組織の3Dプリントに初めて成功した。
研究者らは腎臓オルガノイド研究において大きな進展を遂げており、新たなプラットフォームが急性腎障害（AKI）研究のためのヒト由来システムを提供し、再生医療を前進させている。Genome Medicine誌に掲載された研究では、モナシュ大学で開発された生きた腎臓オルガノイドモデルが、ヒトの腎障害の主要な特徴を再現し、なぜ一部の腎細胞は回復する一方で、他の細胞は慢性疾患へと進行するのかを調査するためのプラットフォームを提供することが報告されている。また、南カリフォルニア大学の科学者らは、人工の「前駆」ネフロン細胞を作製して「腎オルガノイド」、すなわち実際の臓器の主要部分を模倣するミニチュア腎臓を形成することに成功した。
モナシュ大学のオルガノイドプラットフォームは幹細胞から作製され、創薬初期の研究者に対し、臨床試験に進む前に潜在的な治療法を調査するための、よりヒトに近いシステムを提供する可能性がある。AKIは、大手術、移植、または化学療法を含む特定の薬剤への曝露後に発生する可能性のある腎機能の突然の低下であり、モナシュ・ヘルスの腎臓内科部長であるジョン・カネリス教授によると、入院患者の最大20%に影響を及ぼすという。その臨床的影響にもかかわらず、AKI後の腎臓の回復を直接促進する治療法は限られている。新しいプラットフォームにより、研究者はヒト由来組織で腎障害の側面を再現し、さまざまな細胞集団がどのように応答するかを調べることができ、腎臓を保護したり、損傷後の回復を改善したりする治療法の特定を目指している。発生・疾患研究室の責任者であり、モナシュ・ゲノム改変プラットフォームのディレクターであるアレクサンダー・コームズ博士は、チームは現在、このオルガノイドプラットフォームを使用して、腎障害のために再利用できる可能性のある既存の薬剤を含む潜在的な治療法をスクリーニングしていると述べた。
南カリフォルニア大学では、研究者らが人工の「前駆」ネフロン細胞（最終的に成熟したネフロンを形成する細胞）を生成し、それらを使用して3D腎オルガノイドを構築した。p38とYAPという2つのタンパク質の活性を調整することにより、科学者らはマウスとヒトの両方のこれらの細胞を、安定した細胞株として実験室内で長期間増殖させることができた。実験室で培養されたネフロン前駆細胞（NPC）は、マウスとヒトの両方の幹細胞の持続的な増殖をサポートし、研究者らがこれらのNPCによって産生されたネフロンを調べたところ、それらが実際のヒトの腎前駆細胞と驚くほど類似していることを発見した。チームはまた、ネフロン内で血液を濾過する役割を担う成熟した腎細胞であるポドサイトが、NPCに似た状態に戻ることができること、つまり完全に発達した細胞がより若々しい前駆細胞様の段階に戻ることができることを発見した。筆頭著者であるZhongwei Li氏は、この画期的な進歩により、創薬が加速し、腎臓の発生と疾患の遺伝的根源の理解が深まり、将来の腎代替療法で使用される合成腎臓の必須構成要素としてのネフロン前駆細胞の安定供給が可能になると述べた。
別の進展として、Auxilium Biotechnologiesは、国際宇宙ステーション内の微小重力条件下で生きた腎臓および肝臓組織の3Dプリントに初めて成功し、再生医療における歴史的な進歩を達成した。ウェイク・フォレスト再生医療研究所の専門家によって開発された細胞構造と組織設計を使用した自動化されたAMP-1プラットフォームは、高精度で多目的なバイオものづくりを達成した。この宇宙ミッションの主な成果には、宇宙での生きたヒト腎臓組織の初めての製造、軌道上での完全にバイオプリントされた機能的な肝臓組織の初めての製造、単一ミッションでの3種類の異なる組織タイプの同時製造の初めての達成、そして28個の機能的な神経修復インプラントのバッチ製造が含まれる。微小重力環境のおかげで、科学者らは組織構造全体にわたって細胞の非常に均一な分布を達成し、複雑な生物学的製品の作成や、最終的には完全に機能する人工臓器の製造の可能性を切り開いた。サンプルを搭載したカプセルは、太平洋時間6月17日午前5時11分にカリフォルニア沖に着水した。このプロジェクトの主な商業的および科学的目標は、製薬大手や研究機関が疾患メカニズムの研究、薬剤安全性の試験、治療反応のモデル化に使用する、ヒト臓器の3次元ミニチュアモデルであるオルガノイドを作成することである。宇宙で直接オルガノイドをプリントする能力は、研究者に実験への自律的なアクセスを提供し、宇宙船の打ち上げスケジュールへの依存を排除することになる。Auxiliumは、VastやStarlabなどのプロジェクトを含む将来の商業軌道ステーションにプリンターを統合するための長期戦略を策定しており、この技術は、長期の惑星間ミッションをサポートし、恒久的な月面基地で自律的な医療を提供するために拡張されることが期待されている。