虽说功能齐全的人造肾脏至少还需要几年时间才可问世，但科学家在这方面不断取得的进展着实令人惊喜。

根据2019年的一项研究，美国有超过9.3万人等待换肾。我们的肾脏是脆弱的器官，可能因不良饮食、酒精或抗炎药物的摄入过度以及高血压等因素而受损。它们也非常复杂——每个肾脏包含大约100万个肾单位，这些精密微妙的过滤器可以让液体和废物通过，同时保留血细胞、蛋白质和矿物质。

虽说功能齐全的人造肾脏至少还需要几年时间才可问世，但科学家在这方面不断取得的进展着实令人惊喜。不久前，来自日本的科学家成功地创建了肾脏中不可或缺（而又常被忽视）的部分，一种被称为基质的结缔组织。

来自日本熊本大学分子胚胎学和遗传学中心研究所的谷川俊介（Shunsuke Tanigawa）和西中村龙一（Ryuichi Nishinakamura）等人于2022年2月1日在《自然-通讯》（Nature Communications）杂志发表了这项成果。通过论文介绍了团队如何使用小鼠的多能干细胞来制造基质祖细胞。在肾脏发育过程中，有3种细胞扮演着核心角色，基质祖细胞便是其中之一，它们最终发育为基质，即围绕肾单位和输尿管的组织。

根据谷川等人的说法，尽管已有其他研究者成功从干细胞创建得到肾单位和输尿管，但由于缺乏对细胞信号传导来说至关重要的基质细胞，它们并没有像在真正的肾脏中那样完全发挥作用。而此次从小鼠身上提取胚胎干细胞，并通过使用一种化学混合物模拟体内环境，诱导干细胞分化成了肾脏特异性基质细胞。

当他们将基质细胞与肾单位和输尿管芽细胞（同样由干细胞产生）结合时，得到了肾脏样三维组织，该组织由广泛分布的小管和其他几个肾脏特异性结构组成。

该团队称，这是迄今为止，在实验室中从头开始培养形成的最为复杂的肾脏结构。虽然这项研究在小鼠身上进行，但他们的确用人类的诱导性多能干细胞（iPSC）创造了肾单位祖细胞和输尿管芽。“我们如果还能将iPSC转化为基质细胞，应该可以获得更复杂、更接近人类肾脏的人造器官。”

无论是生物替代肾脏，即基于人类或动物细胞的“活”肾脏，还是由能模拟生物过程的无机材料制成的人造肾脏，科学家在这两方面都取得了进展。例如，2020年，美国阿肯色大学的一个化学工程研究团队使用由铂制成的多孔网来重建肾单位的离子传输功能（离子传输是肾单位执行的第二阶段过滤）。该团队认为，合成肾脏最终可能比生物肾脏更有效地运转，因为对于后者来说，如果没有控制真实器官的物理和激素信号，它们就难以复制真实肾脏的功能。

你可能已经听说了全球首位接受转基因猪心脏移植患者去世的消息。实际上他在手术几周后情况依然稳定。为了让患者的身体能接受移植心脏而非立即将其视为入侵者予以攻击，研究团队必须事先对供体猪的DNA进行基因编辑，限制心脏生长，以防止患者产生免疫反应。

在基因编辑的动物身上“种植”器官，然后移植给人类。这是除生物替代器官和全合成人造器官外的第三种可能，虽然它在伦理上存在争议。

科学界将继续努力推进这些不同形式的体外人体器官创建工作。一个重要环节可能在于，将不同团队取得的许多进展拼合起来，让各个团队更清楚地理解人类的身体和器官到底有多复杂。

西中村龙一博士对基于细胞的人造肾脏持乐观态度。“我们现在正努力构建功能齐全的肾脏，也希望以其为模型来筛选针对各种疾病的药物，而长远的目标则是将它们用于人体移植。”

资料来源 singularityhub.com