实验室培养复杂肾脏结构曾是科学难题——相较于简单的球状细胞团，人类肾脏包含百万个具有近端（连接血液）和远端（连接集合管）分化的不对称肾单位（nephron）。南加州大学干细胞研究所团队通过解析人肾发育机制，成功建立可定向生成特定肾细胞类型的培养蓝图，该成果对新药研发、先天性肾病研究和药物毒性检测具有重大价值。
在Nature Communications同期发表的两项研究中，助理教授Nils Lindström实验室的博士生MaryAnne Achieng和Jack Schnell分别取得突破性进展：
近/远端身份转换开关
通过人源干细胞类器官模型，研究发现调控BMP信号通路抑制、WNT通路激活及FGF通路切换可引导前体细胞定向分化。当FGF通路开启时形成维持尿液成分平衡的亨利氏袢（loop of Henle），关闭FGF则使细胞逆转为近端身份，发育成滤过性足细胞和近端小管。
类器官功能成熟验证
Schnell团队对比正常肾脏发育发现，实验室培养的近端小管因缺乏轴向定位信号导致成熟障碍。通过优化信号通路，研究人员成功培育出可吸收右旋糖酐和白蛋白、并对顺铂产生药物损伤反应的功能性类器官。特别值得注意的是，这些类器官首次表达跨膜转运蛋白——这正是药物研发长期缺失的关键指标。
"我们的系统证明前体细胞命运具有可塑性，"即将赴加州大学旧金山分校任职的Achieng表示。Lindström教授补充称："每一步进展都在揭示遗传信号如何精确调控人类肾单位的空间组织，这是疾病研究和再生疗法的基础突破。"
该研究成果已获得《自然通讯》同行评审认证，两篇论文信息如下：
MaryAnne A. Achieng等，《可调谐可塑系统的轴向肾单位命运转换》，Nature Communications (2025)
Jack Schnell等，《近端偏向肾类器官的成熟调控研究》，Nature Communications (2025)
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