猪肾里长出人源肾单位？Nature子刊：科学家用“迷你肾脏”迈出器官再生第一步！

你有没有想过，未来的某一天，我们不再需要苦苦等待器官捐献，而是可以通过“打印”或“培育”的方式，定制一个全新的肾脏？这不是科幻电影，而是再生医学正在努力的方向。近年来，全球肾脏疾病患者数量激增，器官短缺问题日益严峻，而“类器官”技术的出现，仿佛一道曙光，照亮了器官再生的前路。

类器官，简单说就是在实验室里用干细胞“种”出来的微型器官。它们具备真实器官的部分结构和功能，是研究疾病、测试药物、甚至进行细胞治疗的理想模型。然而，如何大规模、高质量地生产类器官，尤其是结构复杂的肾脏类器官，一直是科学家面临的难题。

就在最近，一项发表于《自然·生物医学工程》的研究带来了突破性进展：科学家不仅成功实现了人源肾脏类器官的大规模、标准化生产，还首次将其移植到猪的肾脏中，并在“体外机器灌注系统”中实现了初步存活。这意味着，我们离“用类器官修复衰竭肾脏”的梦想，又近了一步！

肾脏是人体的“净化工厂”，一旦衰竭，只能依靠透析或移植维持生命。尽管类器官技术发展迅速，但其临床应用仍面临三大瓶颈：

• 难以规模化生产；

• 结构不均一；

• 移植后存活率低。

本研究的目标非常明确：建立一套可重复、可扩展的肾脏类器官培养体系，并验证其在大型动物肾脏中的移植可行性。这不仅是为了推动类器官从实验室走向临床，更是为未来“器官修复”提供一种全新的细胞治疗策略。

干细胞、类器官与猪肾的“三方会谈”

研究者使用了人多能干细胞作为起点，通过精准的诱导分化，将其转变为肾脏前体细胞，进而自组织成“肾脏类器官”。为了验证其移植效果，他们选择了与人类肾脏结构相似的猪肾脏作为“宿主器官”，利用“常温机器灌注系统”模拟体内环境，进行类器官的移植与观察。

整个研究分为三个阶段：

阶段一：打造高质量的肾脏类器官

研究者首先优化了培养条件，通过调控细胞密度与生长因子，诱导干细胞分化为“后期间充质”，即肾脏发育的起点。接着，他们将不同数量的细胞（500、8000、10万、25万）聚集为3D球体，在悬浮培养中观察其自组织能力。

结果发现，由500个细胞形成的类器官分化程度最高，表现出更丰富的肾单位结构（如肾小球、近端小管等），并且代谢状态更接近成熟肾脏细胞（倾向于氧化磷酸化代谢）。正如图1所示，这些“迷你肾脏”不仅形态规整，还表达了多种肾脏特异性标志物，如PAX2、LHX1、WT1等。

图：悬浮培养中肾脏类器官的生成

阶段二：规模化生产与“荧光标记”追踪

为了实现大规模生产，研究者开发了一种微孔板培养系统，能在24孔板中一次性生成约3万个结构均一的类器官。更酷的是，他们利用CRISPR-Cas9基因编辑技术，构建了WT1-GFP荧光报告细胞系，让肾小球前体细胞在分化过程中发出绿色荧光，便于实时追踪。

图：通过微聚合技术实现可扩展的均匀肾脏类器官生产

阶段三：移植挑战——把人类类器官“送进”猪肾里

这是最具挑战的一步。研究者将标记好的人类类器官通过肾动脉注入猪肾脏，并在体外灌注系统中维持其生理状态。结果显示：

• 类器官成功定植在猪肾的皮质区；

• 人类细胞在猪肾中存活至少48小时；

• 未引起明显的免疫排斥或肾功能损伤。

通过荧光成像、组织切片与流式细胞术等多种手段，研究者确认了人类细胞在猪肾中的存在与分布，并进一步评估了移植后猪的血液、尿液指标，发现其肾功能基本稳定，未出现严重异常。

小结

这项研究不仅是技术上的突破，更是理念上的跨越。它告诉我们：

• 我们可以“定制”肾脏类器官，且质量可控、规模可观；

• 类器官可以在大型动物肾脏中短期存活，为后续长期研究打下基础；

• 机器灌注系统是理想的“移植前训练营”，为类器官提供了接近体内的环境。

当然，研究者也坦言，目前还处于“概念验证”阶段。类器官能否长期存活、是否具备功能、是否会引发远期免疫反应，都是未来需要回答的问题。但无论如何，这项研究已经为“肾脏再生医学”推开了一扇窗。

参考资料：

[1]Garreta E, Moya-Rull D, Centeno A et al. Systematic production of human kidney organoids for transplantation in porcine kidneys during ex vivo machine perfusion. Nat Biomed Eng. 2025 Oct 31. doi: 10.1038/s41551-025-01542-1. Epub ahead of print. PMID: 41174010.

来源 | 生物谷

撰文 | 生物谷

编辑 | 木白

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