En el riñón embrionario, tres tipos de células precursoras, células progenitoras de nefronas, yemas ureterales y células progenitoras intersticiales, interactúan para formar estructuras tridimensionales del riñón. Métodos para inducir estructuras de nefronas a través de células progenitoras de nefronas a partir de células madre pluripotentes de ratónPSC ya se han establecido. Sin embargo, dado que no se incluyeron otras células progenitoras, las estructuras de "orden superior" del riñón el estado en el que las estructuras de nefronas diferenciadas están orgánicamente conectadas entre sí mediante la ramificación de los conductos colectores no se reprodujeronAhora, un grupo de investigación japonés ha desarrollado un método de uso de PSC para inducir la producción de brotes ureterales, los progenitores de conductos colectores ramificados, y ha logrado reproducir la estructura de orden superior del riñón.
Un número creciente de pacientes sufre de enfermedad renal crónica, y más de 2 millones de personas en todo el mundo se ven afectadas por la enfermedad renal en etapa terminal. Los pacientes sometidos a hemodiálisis tienen una disminución de la calidad de vida, ya que necesitan varias horas de tratamiento cada semana por el resto de sus vidas.Desafortunadamente, las oportunidades para el trasplante de riñón son limitadas y el descubrimiento en 2006 de células iPS por el profesor Yamanaka et al. De la Universidad de Kyoto, Japón, ha elevado la expectativa de que la medicina regenerativa "construya" órganos completamente funcionales. Sin embargo, el proceso de reproducción de un órgano completoLa estructura sigue siendo un tema común y desafiante para cualquier estudio de regeneración de órganos.Los investigadores de medicina regenerativa del Instituto de Embriología Molecular y Genética de la Universidad de Kumamoto IMEG en Japón están trabajando para lograr el objetivo de producir un riñón completamente funcional.es importante reconstruir estructuras renales de orden superior a partir de PSC.
Estudios previos revelaron que la interacción de tres tipos de células progenitoras es esencial para la organogénesis embrionaria del riñón: las células progenitoras de nefronas que forman las nefronas, las yemas ureterales que son la base para los conductos colectores y las células progenitoras intersticiales que crean los tejidosque llenan la brecha entre las estructuras. Las yemas ureterales son particularmente importantes porque juegan un papel central en el desarrollo de la estructura de orden superior del riñón.
A finales de 2013, el grupo de investigación de la Universidad de Kumamoto fue pionero en un método de inducción para células progenitoras de nefronas de células madre embrionarias de ratón ESC y células iPS humanas, y tuvieron éxito en la creación de tejido renal tridimensional que incluía estructuras de nefronas.entonces, se han informado varios métodos para crear nefronas de varios laboratorios de todo el mundo. Sin embargo, ningún estudio ha reproducido la estructura ramificada de los conductos colectores que interconectan las nefronas. Estas interconexiones son esenciales porque la orina producida por las nefronas debe pasar a través de los conductos colectores.y hacia el uréter en su camino hacia la vejiga para su excreción. Por lo tanto, los investigadores investigaron un método para inducir brotes ureterales a partir de PSC y apuntaron a reproducir estructuras renales combinando nefronas derivadas de PSC y células progenitoras del estroma embrionario.
Primero descubrieron que los conductos de Wolffian de ratón WD, precursores de los brotes ureterales, maduraron gradualmente y ganaron capacidad de ramificación entre el día de embriogénesis E 8.75 y E11.5. Luego pudieron cultivar células WD in vitro y determinaron el crecimientofactores necesarios para producir yemas ureterales maduras. Finalmente, desarrollaron un protocolo para inducir células tipo yema ureterales E11.5 a partir de ESC de ratón a través de células E8.75 tipo WD. Se reveló aquí que las células progenitoras de nefronas y las yemas ureterales requieren optimizaciones individualescondiciones para una inducción exitosa.
La funcionalidad de las yemas ureterales derivadas de ESC de ratón se verificó adicionalmente mediante el cocultivo de una sola yema con precursores de riñón embrionario, o con una mezcla de progenitores de nefronas derivadas de ESC y progenitores de estroma embrionario. En el organoide de riñón reconstruido, los investigadores observaron la formaciónde ramificación del epitelio ureteral, nefronas diferenciadas y progenitores de nefronas en la superficie de las yemas de los brotes ureterales, lo que confirma la funcionalidad de los brotes ureterales inducidos y la reconstrucción de estructuras renales de orden superior.
Con una ligera modificación del protocolo, los investigadores pudieron inducir brotes ureterales a partir de iPSC humanos y confirmaron su capacidad de ramificación cuando se cultivaron con factores de crecimiento. Cuando realizaron el mismo experimento en una línea iPSC humana sin PAX2, un gense sabe que es esencial para la formación de yemas ureterales en ratones y para el desarrollo renal en humanos, no se indujeron yemas ureterales y no se observó ramificación, por lo que es factible usar yemas ureterales derivadas de células iPS para estudiar anormalidades renales causadas por mutación genética.
"Nuestros resultados muestran la posibilidad de reconstruir, en cierta medida, estructuras de órganos de orden superior a partir de PSC. La clave es inducir y combinar diferentes tipos de células progenitoras de acuerdo con los orígenes del desarrollo individual y los procesos de maduración", dijo el profesor asistente Atsuhiro Taguchide la Universidad de Kumamoto, que dirigió la investigación. "Este trabajo proporciona una estrategia fundamental para la regeneración de órganos renales y abre la puerta para dilucidar los mecanismos de organogénesis".
"Este estudio muestra cómo reproducir artificialmente la forma de órganos complejos como el riñón. Sin embargo, para hacer órganos completos a partir de PSC, es esencial desarrollar un método para inducir células progenitoras intersticiales", agregó el profesor Ryuichi Nishinakamura, coautor ydirector del laboratorio de investigación donde se realizó este descubrimiento. "Para que los riñones funcionen y crezcan adecuadamente, la incorporación de tejidos vasculares es indispensable. Todavía quedan muchos problemas en el desarrollo de tejidos renales para trasplante, pero este estudio debería promover el progreso del riñóninvestigación de regeneración. Por ejemplo, la reproducción y el examen de malformaciones congénitas en el tejido del conducto colector debería ver una gran mejora simplemente porque ahora somos capaces de crear tejido del conducto colector según sea necesario, una tarea que hasta ahora no había estado disponible para la ciencia regenerativa ".
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Materiales proporcionado por Universidad de Kumamoto . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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