大学共同利用机关法人自然科学研究机构（National Institutes of Natural Sciences，NINS）和东京大学等的研究团队，利用小鼠(mouse)的ES细胞(胚胎干细胞)成功在大鼠(rat)的体内生成了正常机能的异种肾脏(图1)。该技术有望实现在动物体内生产用于器官移植的人类器官[1]。该研究成果已在线发表于2019年2月6日的《Nature Communications》上[参考文献1]。
图1 异种肾脏生成实验流程 (《朝日新闻》)
自然科学研究机构生理学研究所(NiPS)的平林真澄准教授、东京大学医科学研究所中内启光教授及信州大学保地真一教授等共同协作研究，采用“异种囊胚补全法(異種胚盤胞補完法)”：首先将大鼠受精卵中肾脏形成不可或缺的Sall1基因敲除，令其无法自然发育出自身肾脏；然后将小鼠来源的数个ES细胞注入前述大鼠囊胚中；最后将制作的嵌合胚放置到代孕老鼠子宫内，最终生育出长有小鼠肾脏的大鼠(图2)。
图2 异种囊胚补全法示意图（新闻稿）
此前，中内教授曾利用异种囊胚补全法，将小鼠来源的多功能干细胞注入基因操作后的大鼠囊胚中，然后回植到大鼠的子宫内，最终成功用大鼠培育出了小鼠的胰脏。中内教授更是用培育出的小鼠胰岛移植到糖尿病小鼠模型中后，成功治愈了小鼠的糖尿病[2]。此次采用类似技术，世界首次培育出结构和功能更为复杂的大型重要器官-肾脏，进一步确认了该技术的稳定性。
对于到了需要接受透析治疗的慢性肾衰竭(Chronic kidney disease CKD, Chronic renal disease CRD,慢性肾功能不全、慢性肾脏病)患者，根本的治疗方法是肾脏移植。目前日本国内因为糖尿病肾病、慢性肾小球肾炎等需要长期接受透析治疗的患者约有33万人，且呈逐年递增倾向，其中希望进行肾脏移植的患者超过12000人。但是由于供体的严重不足，目前能最终实施移植手术的患者仅占申请者的1-2%。
慢性肾脏病实际上比想象的要普遍，绝大多数早期患者自己都未能察觉。高达13%的美国成人有不同程度的慢性肾脏病，预计到2020年约有78.5万患者需要接受治疗，医药费约达536亿美金[参考文献2]。
为了解决肾源供体不足的现状，采用人工诱导多功能干细胞(iPS细胞)体外培育肾脏的研究也在进行中。目前日本最年轻的教授武部贵则和其导师谷口英树教授的研究团队（横滨市立大学）在2015年，和埼玉大学研究生院理工学研究科副教授吉川洋实等一起，研究出人工生成肾脏器官立体原基的培育方法[3]。
2018年秋，东京慈惠会医科大学和熊本大学、明治大学、医疗技术初创公司BIOS等合作，协力推进肾脏再生医疗技术开发和临床应用。研究团队计划用iPS细胞诱导分化为肾元祖细胞，体外培育成肾芽后再移植给正在接受人工透析治疗的肾衰竭患者，该临床试验有望在中国大陆率先开展[4]。
通过异种囊胚补全技术培育肾脏等身体重要脏器的可行性已得到证明，下步伴随技术的进一步完善，伦理方面的讨论和法律层面的完备也变得更为紧迫。期待由此催动的人工肾脏移植能够尽快成行。
供稿 宋傑 东京大学博士
编辑修改 JST客观日本编辑部
参考文献：
1. Teppei Goto, Hiromasa Hara, Makoto Sanbo, Hideki Masaki, Hideyuki Sato, Tomoyuki Yamaguchi, Shinichi Hochi, Toshihiro Kobayashi, Hiromitsu Nakauchi & Masumi Hirabayashi. Generation of pluripotent stem cell-derived mouse kidneys in Sall1-targeted anephric rats. Nature Communications. DOI: 10.1038/s41467-019-08394-9
2. JCoresh et al. "Prevalence of Chronic Kidney Disease in the United States," Journal of the American Medical Association, November 7, 2007; 298(17):2038-2047.
相关链接：
1. 自然科学研究机构和东京大学2019年2月6日新闻稿 [网址]
2. 动物器官移给人，日本即将解禁“异种器官 [网址]
3. 【日本iPS细胞研究报告(三)】横滨市立大学篇：用iPS细胞培育肝肠肾肺心 [网址]
4. 【日本iPS细胞研究报告(十)】慈惠医大篇：世界首次申请肾脏再生临 [网址]
