医院里人满为患，其中不乏患有肾脏疾病的，一些患者甚至到了要更换器官的程度，而现如今的肾脏器官资源非常紧缺，需要排队等上一个月甚至半年，但是患者的病情不一定等得起。
《细胞干细胞》期刊最新发布一项研究，称已经研究出迄今最逼真的肾脏复制品，这为以后移植器官起到巨大作用，但是肾脏的结构极其复杂，复制品是怎么做到的？
迄今最真实肾脏类器官的核心特征
生物医学领域近日迎来重要突破：美国南加州大学李忠伟团队成功利用人类干细胞培育出迄今结构与功能最接近真实肾脏的类器官，相关研究成果发表于《细胞干细胞》期刊。
这一新型类器官直径约 1 毫米，最核心的突破在于形成了清晰的肾小球结构（在显微图像中呈紫色），而肾小球正是真实肾脏中负责血液过滤的关键功能单元，这一结构的出现标志着类器官向 “功能性肾脏模型” 迈出了关键一步。
与以往干细胞培育的肾脏模型相比，该类器官在结构复杂性上实现了质的飞跃，肾脏作为人体仅次于大脑的复杂器官，内部遍布精细的肾小管网络，承担着过滤血液、重吸收水分和电解质等核心生理功能。
此前的肾脏类器官多止步于发育早期，仅能形成基本的肾脏单位雏形，而新培育的类器官通过优化培养条件，成功模拟出更复杂的肾小管网络，其基因表达模式与新生小鼠肾脏高度相似。
澳大利亚莫纳什大学发育生物学家亚历克斯?康布斯评价称：“这可能是我们迄今所见到的最完美的肾脏类器官形态。”
在功能层面，该类器官展现出接近真实肾脏的生理活性，研究人员将其移植到小鼠体内后，观察到类器官能够成功整合入宿主循环系统，不仅能分泌与真实肾脏一致的激素，更实现了关键的血液过滤功能并生成尿液。
这一突破打破了以往肾脏模型仅能进行有限功能模拟的局限，不过研究团队也指出，目前类器官产生的尿液浓度仍低于正常肾脏，核心原因是缺乏能够浓缩液体的完整肾单位结构。
从培养优化到疾病模型的创新应用
这一突破性成果的诞生，源于研究团队对干细胞培养技术的系统性革新，长期以来，肾脏类器官发育停滞于早期阶段是困扰科学界的核心难题，其根本原因在于传统培养基无法满足干细胞向成熟肾脏细胞分化的复杂需求。
李忠伟团队通过对干细胞培养基的化学成分组合进行大规模筛选与优化，最终找到能够诱导干细胞持续分化的关键配方，成功推动类器官形成更完善的肾小管网络结构。
除了在正常肾脏模型构建上的突破，该团队还将这一技术应用于疾病研究领域，构建出首个可用于活体观察的多囊肾病类器官模型，研究人员通过基因编辑技术，使人类干细胞携带多囊肾病的致病突变，再利用优化后的培养体系培育出相应类器官。
当这些突变类器官被移植到小鼠体内后，成功模拟出多囊肾患者的典型病理特征：肾脏组织中形成多个囊肿，且首次在活体环境下呈现出囊肿与免疫细胞之间的相互作用。
这一疾病模型的建立填补了传统研究方法的空白，英国爱丁堡大学实验解剖学家杰米?戴维斯指出，以往的类器官研究虽能部分模拟多囊肾病的囊肿特征，但在培养皿环境中无法观察到病变组织与免疫细胞的相互作用，而本研究的活体移植模型完美解决了这一问题
迈向可移植人工肾脏的漫长征途
对于基础研究而言，该类器官为科学家提供了研究肾脏发育机制、生理功能及疾病发生原理的 “活体工具”，能够有效弥补传统细胞培养和动物模型与人体生理环境存在差异的缺陷。
研究人员可借助这一模型，更精准地观察肾脏细胞分化过程，解析肾脏疾病的分子机制，进而加速新型治疗药物的研发与筛选。
在临床应用层面，该技术为最终实现可移植人工肾脏带来了清晰的技术路线。目前全球肾病患者数量持续增长，肾移植是终末期肾病最有效的治疗手段，但供体短缺问题极为突出。
李忠伟团队表示，若能解决当前的技术瓶颈，未来有望通过患者自身干细胞培育出可移植的肾脏替代物，从根本上解决供体不足和免疫排斥问题。研究团队预期在未来五年内，有望突破关键技术障碍，开展可移植肾脏替代物的动物实验。
不过，要实现可移植人工肾脏的目标，仍需跨越多重技术难关，最核心的挑战在于构建完整的 “管道系统”，既要形成能够输送血液进出类器官的血管网络，确保类器官获得充足营养并排出代谢废物，又要构建可将尿液导出至膀胱的导管结构，实现尿液的生理排泄。
此外，类器官的成熟度也需进一步提升，目前其内部组织结构与真实肾脏仍存在明显差异，正如戴维斯所言：“你不会将其误认为一个真正的肾脏，但它无疑正朝着正确的方向发展。”
尽管前路漫长，科学界对这一技术的发展充满信心，从早期简单的细胞聚集体到如今具备复杂结构和功能的类器官，干细胞肾脏研究的每一步突破都在缩短与临床应用的距离。
这一成果不仅彰显了干细胞技术在器官再生领域的巨大潜力，更为全球亿万肾病患者带来了新的希望。
参考：
科技日报--科学家构建新型“组合体”肾脏组织 为疾病研究和器官移植带来新希望 2025-09-18
校对 庄武
