Samhaltú Galar Le Orgánaigh Duán

Coimriú:Galair duángo minic easpa cóireálacha optamach, is cúis leis na milliúin bás gach bliain. Mar sin, córais eiseamláireacha oiriúnacha a fhorbairt chun staidéar a dhéanamh orthugalar duáin daonnaatá thar a bheith tábhachtach. Is iad cuid de na samhlacha duán daonna is bisiúla ná orgánaigh nó comhchnuasaigh fíocháin bheaga atá cosúil le horgán, a dhíorthaítear ó ghaschealla iolracha spreagtha ag an duine (hiPSCanna). Mar sin féin, tá siad níos cosúla leis an gcéad trimesterduán féataisná duán fásta. Dá bhrí sin, tá gá le straitéisí nua chun a n-aibíocht a chur chun cinn. Tá acmhainneacht mhór acu maidir le samhaltú galair agus sa deireadh teiripe chúnta más féidir leo teacht ar aibíocht anduán fásta. San athbhreithniú seo, pléifimid staid reatha na n-orgánóid duánach i dtéarmaí a gcosúlachta leis an duán daonna agus a n-úsáid mar chóras samhaltaithe galair go dtí seo. Déanfaimid plé ansin ar bhealaí féideartha chun anaibíocht na duáinorgánaigh chun duán fásta a mheaitseáil le haghaidh samhaltú galar daonna níos cruinne.

Eochairfhocail: orgánaigh;duán; Forbairt; meiteainphrosaigh; ureteric ; feadán ; sceall ; neifreolaíocht ; galar-shamhaltú

Cliceáil ANSEO CHUN CISTANCHE A FHÁIL LE hAGHAIDH CÓIREÁLA CKD

1. Réamhrá

Go dtí le déanaí, múnlaíodh galair an duine ar an dá bhealach seo a leanas: le hainmhithe nó le cultúr cille déthoiseach. Ceadaíonn samhlacha ainmhithe staidéar a dhéanamh ar bhealaí galair agus forbairt drugaí in orgánaigh iomlána, ach ní thugann siad cuntas ar chomhdhéanamh géiniteach agus anatamaíoch daonna. Ar an láimh eile, cuireann cultúr cille daonna ar chumas eolaithe staidéar a dhéanamh ar mheicníochtaí galair a bhaineann go sonrach leis an duine agus cóireálacha a mheas go doimhneacht mhóilíneach mór agus beacht. Mar sin féin, ní dhéanann cultúr cille athchaipitliú ar struchtúr casta tríthoiseach agus fiseolaíocht orgán.

Is leaganacha simplithe d’orgáin dhaonna iad orgánoidí daonna, le microanatomy tríthoiseach réalaíoch agus feidhmeanna ar leibhéal na n-orgán (m.sh., táirgeadh cuimilt in orgánaigh lachtaigh agus fás gruaige in orgánaigh chraiceann) [1,2]. Trí phróisis féin-eagraíochta, díorthaítear iad in vitro ó chealla fíocháin nó ó ghaschealla iolracha. Is iad gaschealla iolracha spreagtha (iPSCs), a cheap Takahashi agus Yamanaka in 2008, na cealla is mó tóir maidir le foirmiú orgánaigh [3]. Tá sé seo mar gheall ar roinnt buntáistí láidre a thairgeann na IPSCanna. Ar an gcéad dul síos, cuireann siad foinse cheallacha in-athnuaite neamhtheoranta ar fáil agus féadann siad idirdhealú a dhéanamh i gcineálacha iolracha cille. Níos tábhachtaí fós, léiríonn siad comhdhéanamh géiniteach bunúsach na n-othar. Mar sin, féadfar iPSCanna daonna díorthaithe ó othair (hiPSCanna) a úsáid chun staidéar a dhéanamh ar ghalair trí orgánaigh ar leibhéal an duine aonair, rud a cheadaíonn dul chun cinn sa leigheas pearsantaithe. Go dtí seo, baineadh úsáid as samhlacha orgánaigh d’orgáin dhaonna éagsúla, amhail an croí agus an inchinn, chun staidéar a dhéanamh ar ghalair. Don athbhreithniú seo, díreoimid ar orgánoidí duánach agus pléifimid conas is féidir iad a úsáid chun an duán daonna agus na galair a bhaineann leis a shamhaltú, scagadh le haghaidh tocsaineachta drugaí, agus b’fhéidir feidhm na duáin a fhorlíonadh.

Bíonn tionchar ag galar duáin ar 10% de dhaonra an domhain [4]. In ainneoin an bhunchúis ghéiniteach a shainaithint le go leor cineálacha galair duáin, níl aon teiripí optamach ar fáil chun iad a bhainistiú. Léiríonn an cás trua seo an easpa córais eiseamláireacha in vitro a dhéanann athchaitheamh ar ghalar duáin dhaonna le haghaidh forbairt theiripeach spriocdhírithe. Cuireann orgánaigh dhuán ardán taighde pearsantaithe, 3-D ar fáil don duine chun imscrúdú a dhéanamh ar ghalair ghéiniteacha duán, gortú duáin agus ar thocsaineacht drugaí. Mar aon lena chumas feidhmiú mar chóras samhaltaithe, tá an poitéinseal ag orgánoid duánach leigheas trasphlandúcháin a chur chun cinn. Mar sin, chun a acmhainneacht a uasmhéadú sa dá réimse seo, ní mór go mbeadh an t-orgánóideach duánach cosúil le struchtúr agus feidhm na nduán daonna fásta. Anseo, déanfaimid athbhreithniú ar staid reatha an orgánaigh duáin dhaonna iolrach atá díorthaithe ó chill, na húsáidí a d'fhéadfadh a bheith ann, agus na réimsí atá le feabhsú.

2. An Duán Daonna vs Organoids Duán

Feidhmíonn HiPSCanna mar sheachvótálaithe do CPSanna suthach. Mar sin, is éard atá i gceist le horgánóideach duánach a fhoirmiú ó hiPSCanna ná forbairt duán suthach an duine a mhacasamhlú. Anseo thíos, déanfaimid iniúchadh ar an gcaoi a bhforbraítear orgánoid na duáin agus déanfaimid é a chur i gcomparáid le duáin an duine.

2.1. Forbairt Duán Daonna

Déantar an fhuil a scagadh i dtrí chéim ar leith ar fud na forbartha suthanna. Sa chéad chéim, forbraíonn struchtúr ar a dtugtar an pronephros in 4-suthach daonna seachtaine d’aois agus próiseálann sé fuil sa réigiún ceirbheacs go dtí timpeall seachtaine 5 [5]. Ansin, foirmíonn an mesonephros i réigiún chliabhraigh an suth agus déanann sé an fhuil a scagadh ó thús na seachtaine 5 trí thart ar sheachtain 10 d'fhorbairt suthach. Cé go bhfuil an mesonephros scagadh fola, an córas scagacháin deiridh, a thiocfaidh chun bheith ar deireadh thiar anduán fásta, tosaíonn a fhoirmiú (Fíor 1). Cruthaíonn sé sa dá chuid seo a leanas: an mesenchyme meiteanephric agus an bachlóg ureteric. Déanann an mesenchyme mesenchyme gach cuid den nephron ach amháin an ducht bailithe, agus foirmíonn an bachlóg ureteric an ducht bailithe. Téann na struchtúir seo trí thimthriall ionduchtaithe cómhalartach, ina spreagann an mesenchyme meiteanephric agus bachlóg ureteric fás a chéile agus fiús, ag cruthú struchtúr ar a dtugtar an meiteainphros. Scagann an metanephroi nua-chruthaithe fola ó na brainsí iliac síos go dtí an réigiún pelvic. Ag an am céanna, leathnaíonn an bud ureteric agus leanann sé ag brainse chun go leor duchtanna bailithe a fhoirmiú laistigh den duán [6,7]. Ina dhiaidh sin, ardaíonn na struchtúir mheiteanephric chomhleáite seo isteach i réigiún bolg an suth de réir mar a fhorbraíonn sé agus a bhrionnaíonn sé soláthar fola ón aorta primitive. Tá achoimre ar na próisis seo i bhFíor 1. Tá sé tábhachtach a thabhairt faoi deara go bhfuil mesenchyme mesenchyme metanephric agus cealla bachlóga ureteric primitive, agus mar sin go gcoimeádtar acmhainneacht ilchumhachtach, ach go bhfuil cealla duán difreáilte fásta tiomanta dá lineage ar leith [8].

Figiúr 1. Forbairt an chórais urinary daonna ó sheachtainí 4 go 9 sa bhroinn.

2.2. Prótacail chun Orgánaigh Duán a Ghiniúint

Is féidir orgánoidí duán a fhoirmiú ó chealla difreáilte a dhíorthaítear ó fhíocháin nó ó ghaschealla iolracha. Chun orgánoid duánach a fhorbairt ó chealla fíocháin-díorthaithe, féadfaidh duine na cealla fásta idirdhealaithe a shocrú i spás tríthoiseach ex vivo chun aithris a dhéanamh ar ailtireacht orgán daonna [9]. Clúdaítear prótacail orgánaigh do chealla difreáilte a dhíorthaítear ó fhíocháin in áit eile. San athbhreithniú seo, díreoimid ar orgánaigh duáin a dhíorthaítear ó ghaschealla. Chun na córais seo a chruthú, féadfaidh eolaithe gaschealla iolracha a chothú i láthair na morphogens ingenous a bhaineann go sonrach leis na duáin agus comhpháirteanna seachcheallacha. Is féidir le gaschealla iad féin a chur le chéile ina struchtúir cosúil le duáin, ag déanamh aithrise ar fhorbairt suthach na nduán. Cuan orgáin, mar shampla an stéig, daonraí gascheall ingenous san fhíochán aosach a bhféadfaidh eolaithe orgánaigh a chruthú [10]. Mar sin féin, ós rud é nach bhfuil aon fhianaise shoiléir ann go bhfuil nideoige gaschealla i nduán duine fásta, ní mór orgánóidí duán a dhíorthaítear ó ghascheall a bheith déanta as gaschealla iolracha (cibé suthach nó hiPSC) [11].

Féadfar orgánaigh dhuánacha a dhíorthaigh gaschealla a rangú sa dá chatagóir seo a leanas: orgánaigh sleachta nephron (NP) agus orgánoidí bachlóga ureteric (UB). Tá an dá chineál orgánaigh bunaithe go maith mar mhúnlaí galair. Tá orgánaigh NP cosúil leis an mesenchyme mesenchyme, ina bhfuil cealla NP multipotent. Go deimhin, is féidir le cill mesenchymal metanephric amháin a bheith ina chúis le gach cealla epithelial den néaróin, gan an duct bailithe a áireamh [8]. I measc na modheolaíochtaí chun orgánaigh NP atá díorthaithe ag hiPSC a ghiniúint tá cultúr 2D le comhiomlánú ina dhiaidh sin i pláta traswell póiriúil (m.sh., Takasato et al. (2016), Morizane et al. (2015)) nó cultúr 3D i hidrogel (m.sh., Freedman et al. .(2015)) [12–14]. Forbraíonn na horgánaigh seo struchtúir glomerular agus tubular. Rinneadh comparáid idir orgánaigh NP a dhíorthaítear ó dhá cheann de na prótacail NP is mó tóir ag Takasato agus Morizane in anailís fhairsing omics ag Wu et al. (2018) [15]. Fuair ​​​​siad amach, cé go ngineann prótacal Takasato thart ar 11% de chealla cosúil le podocyte agus 21% cealla seach-sprioc in aghaidh an orgánaigh, gineann prótacal Morizan thart ar 28.5% cealla cosúil le podocyte agus 14.3% cealla lasmuigh den sprioc [15]. Is cosúil go bhforbraíonn orgánoidí Takasato freisin méid beag de réigiúin cosúil le UB ach aithris a dhéanamh go príomha ar an mesenchyme metanephric, agus mar sin á rangú mar orgánaigh NP [12]. Ina theannta sin, Morizane et al. (2015) agus Takasato et al. (2016) i bprótacail easpa timpeallacht hidrogel extracellular atá i láthair i saothar Freedman et al. (2015) [14]. Tá Garreta et al. (2019) go bhfeabhsaíonn láithreacht hidrogel i bhfoirmiú orgánaigh foirmiú struchtúr na nduán agus go bhfeabhsaítear táirgeadh marcóirí luath IM, marcóirí IM posterior, agus marcóirí IM roimhe seo [16].

I gcodarsnacht le horgánaigh NP, déanann orgánaigh UB aithris ar an bachlóg ureteric, rud a fhágann go bhfuil an córas duchta bailithe. Forbraíodh modhanna chun orgánaigh UB a ghiniúint le déanaí agus cuimsíonn siad saothrú comhlacht embryoid agus comhiomlánú ina dhiaidh sin le toibreacha íseal-chloí [17]. Tá struchtúir duchta feadánacha agus bailithe ag na horgánaigh seo. Ar deireadh, cuireadh orgánaigh NP agus UB le chéile freisin chun struchtúir chomhchultúr níos airde a ghiniúint chun daoine fásta a athchaipitliú.feinitíopaí duáin[17]. Na prótacail is coitianta le haghaidhorgánoid duáindéantar achoimre ar fhoirmiú i bhFíor 2 thíos [12–14,17–19].

Fíor 2. Achoimre ar na Prótacail um Fhoirmiú Orgánach is Coitianta

2.3. Conas a Stack siad Suas: Orgánach Duán vs Duán Daonna

Is éard atá i gceist leis na prótacail a bhfuil cur síos orthu thuas go príomha ná hiPSCanna a chóimeáil in orgánaigh. Déanann siad aithris ar choinníollacha féatais chun hiPSC a spreagadh chun idirdhealú a dhéanamh i línte sainiúla duánach agus struchtúir a bhaineann go sonrach le duáin a fhoirmiú. Is é an chéad riocht féatais a mhacasamhálann siad ná comharthaíocht stríoca primitive. Is cuid den suth é an stríoc primitive a fhorbraíonn sula scarann ​​na trí shraith frídíní. Déanann formhór na bprótacal é seo trí úsáid a bhaint as agónaí comharthaíochta WNT CHIR. Ina dhiaidh sin, maidir le díorthú lineage NP, ní mór mesoderm posterior-idirmheánach (PIM) a ionduchtú, agus le haghaidh lineage UB, ní mór mesoderm anterior-idirmheánach (AIM) a tharlú [17]. Suimiúil go leor, Takasato et al. (2015) fuarthas amach dá faide an tréimhse riaracháin CHIR, an mesoderm níos posterior-cosúil le forbairt, agus dá giorra an tréimhse, an mesoderm níos anterior-mhaith a fhorbairt [20]. Dá bhrí sin, mar thoradh ar mhéadú ré comharthaíochta WNT giniúint struchtúir níos glomerular agus cóngarach, agus laghdaítear ré comharthaíochta WNT mar thoradh ar ghiniúint struchtúir níos faide.

Ar chríochnú prótacal NP, forbraíonn orgánaigh le réigiúin glomerular agus feadánacha araon. Mar sin féin, tá siad neamhaibí. Tá sé léirithe ag staidéir go ndéanann orgánaigh duáin a dhíorthaítear ó hiPSC aithris ar fhéatas an chéad trimesta [20]. Rinne Subramanian et al ceann de na hanailísí is fairsinge ar an ábhar seo. (2019), a d’úsáid RNA-seq chun orgánaigh duáin a chur i gcomparáid le 8-seachtain, 17-seachtain, agus duán daonna fásta. Tháinig siad i gcrích go bhfuil orgánaigh duáin níos cosúla leis na duáin dhaonna i seachtainí 8 agus 17 san fhéatas ná i duáin fásta [21]. Ina theannta sin, léiríonn orgánóidí duáin smálú marcóirí ilchumhachtacha primitive amhail SIX{{2+ ar fud na duán, ach ní chuireann duán daonna fásta difreáilte marcóirí den sórt sin in iúl [22]. Dá bhrí sin, chun an t-orgánóideach duáin a úsáid mar sheachvótálaí don duán daonna fásta chun staidéar a dhéanamh ar ghalar, caithfidh sé dul chun cinn san aois iompair.

Ní hamháin go bhféadfadh orgánaigh duáin aithris níos dlúithe a dhéanamh ar mheitiainphrosaigh luatha ná an duán daonna ceart do dhaoine fásta, ach d'fhéadfadh siad a bheith cosúil níos dlúithe fós leis an mesonephros ná na meitiainphros má tá tiúchan morphogen rialaithe go míchuí [23]. Ag tabhairt aghaidh ar na hábhair imní sin, dúirt Tsujimoto et al. (2020) imscrúdú ar dhifreáil hiPSC in vitro i NPanna mesonephric, NPanna meitiainphric, agus cealla UB [24]. D'aithin an staidéar seo roinnt fachtóirí a dhéanann idirdhealú idir na trí líne seo agus, mar sin, féadfar iad a chur i bhfeidhm sa staidéar amach anseo ar na trí chóras ar leith seo [24]. I measc na bpríomhdul chun cinn eile maidir le haibiú orgánaigh tá idirghníomhaíochtaí NP-UB agus soithíoch. Rinne Taguchi agus Nishinakamura (2017) agus Tsujimoto et al cuid de na staidéir is suntasaí chun aghaidh a thabhairt ar na saincheisteanna seo. (2020) [17,24]. Ghin na staidéir seo orgánaigh chomhshaothraithe MM-UB agus rinne siad trasphlandú isteach i lucha, áit a ndearnadh soithíoch. Tháinig giniúint na struchtúr meiteainifrigh ardoird seo chun cinn go suntasach cosúlacht struchtúir duán díorthaithe gascheall le duáin daonna iarbhír. Mar sin féin, ní raibh fiú na córais chun cinn seo in ann an brainse UB níos forleithne a tharlaíonn ar feadh an dara agus an ráithe deiridh in vivo [24] a athchaipitliú. Leagann na torthaí seo béim ar an ngá atá le feidhmeanna agus idirghníomhaíochtaí aibí duáin ingenous a bhfuil easnamh orgánaigh iontu faoi láthair, mar shreabhadh sreabhán, a mhacasamhlú.

3. Orgánaigh Duán mar Chórais Mhúnla

Toisc cosúlacht na n-orgánóidí duánach le duáin an duine, tá siad oiriúnach do shamhaltú galair agus do scagadh drugaí. Is féidir iad a dhéanamh i níos lú ná mí, pearsantaithe do dhuine aonair, agus a tháirgeadh ar an mórchóir [12–14,17–19]. Ina theannta sin, féadfar iad a shaothrú in vitro nó iad a thrasphlandú i lucha, francaigh, nó uibheacha sicín chun samhlacha iomlána in vivo a dhéanamh. Anseo thíos, déanfaimid iniúchadh ar anailís a d'fhéadfaí a dhéanamh le horgánaigh duáin, chomh maith le húsáidí reatha agus úsáidí orgánacha duáin i dtaighde bithleighis.

3.1. Anailís Orgánach Duán

3.1.1. Measúnachtaí In Vitro

Féadfar measúnachtaí fiseolaíocha, móilíneacha agus feidhmiúla éagsúla a dhéanamh ar orgánoidí duáin. Maidir le measúnuithe móilíneacha, rinneadh anailísí trascríobhacha éagsúla go rathúil in orgánaigh duáin [25]. Mar shampla, tá Takasato et al. (2015) bhaintear RNA ó orgánaigh agus rinne sé seicheamhú RNA agus anailísí qRTPCR [20].

Daoine eile, mar Wu et al. (2018) aonrú núicléas agus seicheamhú snRNA, chomh maith le seicheamhú scRNA DropSeg in orgánoidí duáin. Chomh maith le leibhéil RNA rinneadh leibhéil próitéine éagsúla a chainníochtú agus a chur i gcomparáid ó lysate orgánach duáin trí immunoblot (eg, Cruz et al., 2017; Morais et al, 2022) [26,27]. Ina theannta sin, déantar anailís imdhíon-cheimic go rialta in orgánoidí duáin chun struchtúir néaróin ar leith a scrúdú. Is minic a dhéantar é seo mar staining orgánach iomlán; mar mhalairt air sin, úsáideadh rannóga fíocháin freisin le haghaidh iniúchadh (egTakasato et al, 2015; Cruz et al., 2017) (20,26]. Léirigh na staidéir seo go léiríonn orgánóidí duáin glomeruli, tubule proximal, tubule distal, membrane basal, agus socrú duchta a bhailiú (20,27]. Léiríonn Figiúr 3 thíos sampla d’orgánaigh duánach daonna leabaithe agus rannóige a ghintear trí úsáid a bhaint as prótacal Takasato et al. (2016) (12)Tá an chuid daite le haghaidh tubule glomerular, proximal, agus distal. próitéiní marcóir tubule agus foilseáin glomerular leanúnach chun struchtúir nephronic tubule distal Chomh maith le struchtúir, an orgánaigh duáin is eol a thaispeáint vasculature chomh maith.Mar sin féin, tá sé teoranta, aischéimnithí go tapa, agus nach bhfuil eagraithe mar i duáin tipiciúil (28].

Féadfar il-mheasúnuithe feidhmiúla a dhéanamh freisin ar orgánoidí duáin. Mar shampla, mar a thuairiscigh Freedman et al. (2022), d’fhéadfadh orgánóidí duáin a bheith faoi réir measúnachtaí bíogacha, nuair is féidir móilíní fluaraiseacha éagsúla a chur leis na meáin sula n-athsholáthrófar meáin nua a bhfuil easpa fluaraiseachta iontu [29]. Féadfar orgánaigh a anailísiú ansin chun na móilíní seo a ghlacadh, agus is féidir an fhaisnéis a eascraíonn as a úsáid chun faisnéis a bhaint as carnadh, at, scagachán, inchríneach nó gortú [29]. Mar sin féin, is é ceann de na saincheisteanna a bhaineann leis an measúnú seo in ardáin orgánaigh ná go bhféadfaí móilíní a thabhairt isteach go seachtrach chuig struchtúir feadánacha dúnta seachas tríd an dromchla apical, mar a tharlódh in vivo. Mar sin, is féidir móilíní fluaraiseacha a ionsú ón membrane basthaobhach taobh amuigh, mar níl aon bhealach le rialú a dhéanamh ar an áit a bhféadfaidh na móilíní seo dul nuair a thugtar isteach go hiomlán iad sna meáin. Ina theannta sin, is féidir iompar móilíní a theorannú trí idirleathadh laistigh d’orgánaigh, rud a chruthaíonn treochtaí éagsúla sa charnadh laistigh den orgánóideach céanna.

Ina theannta sin, féadfar deisiú duáin a mheasúnú freisin in ardáin orgánaigh, rud a cheadaíonn léargas a fháil ar mheicníochtaí aisiompaithe gortuithe duán agus ar bhunús géiniteach a d’fhéadfadh othair a réamhshuí le galar duáin. Mar shampla, staidéir ar nós Gupta et al. (2022) imscrúdaíodh conairí géine a bhí uasrialaithe i láthair na risíochtaí aonair nó iolracha do cisplatin, móilín gortú duánach, in ardáin orgánaigh duáin [30]. Ar deireadh, féadfar anailís a dhéanamh ar fhoirmiú cyst in orgánaigh chun staidéar a dhéanamh ar ghalar duáin polycystic (PKD) trí ghníomhachtú cAMP [26]. Is féidir cistíní a thomhas, a chainníochtú agus a láimhseáil mar sheachvótálaithe do chistíní duánach daonna.

3.1.2. Anailís In Vivo

Míbhuntáiste suntasach a bhaineann le húsáid orgánaigh duáin in vitro mar chóras eiseamláireach is ea a n-easpa idirghníomhartha leis an gcuid eile den orgánach. Is féidir le raidhse coinníollacha a chuireann isteach ar rannóga iargúlta an chomhlachta difear a dhéanamh ar na duáin agus vice versa. Mar shampla, is féidir le hathruithe ar bhrú fola brú glomerular a athrú go suntasach, rud is féidir leis an duáin a rialáil, ar a seal. Mar sin féin, in vitro, ní thugann córais orgánacha cuntas ar na hidirghníomhaíochtaí sistéamacha seo. Mar sin, tá iniúchadh déanta ar chur chuige trasphlandúcháin a bhaineann le horgánaigh duánacha daonna-dhíorthaithe i lucha, francaigh agus uibheacha sicíní. I staidéir den sórt sin, déantar idirdhealú a dhéanamh ar fhíocháin dhaonna agus ainmhithe trí imdhíonadh antaigin núicléach daonna nó ailíniú léite Y-crómasóim leis an tagairt ghéanóim chomhcheangailte [21]. Ina theannta sin, is féidir orgánaigh a thrasphlandú trí scafall (eg, síoda) chun leibhéal níos airde de shláine struchtúrach a sholáthar [31]. D’fhéadfadh go gceadódh an cur chuige seo anailísí orgánaí-shonracha níos éasca tar éis trasphlandúcháin.

Buntáiste lárnach a bhaineann le trasphlandú orgánacha duáin ná go gceadaíonn sé orgánaigh a vascularize, aibí, agus fiú scagadh fual. Tá Van den Berg et al. (2018) tar éis trasphlandú duánach subcapsular isteach i lucha, go bhfuil glomeruli orgánacha duáin agus tubules aibí go suntasach [32]. I staidéar eile, Subramanian et al. (2019) gur léirigh trasphlandú orgánaigh atá díorthaithe ó hiPSC isteach i lucha go dtiocfaidh méadú ar aibiú feadánacha proximal agus distal agus láithreacht laghdaithe de dhaonraí cealla lasmuigh den sprioc laistigh den orgánaí [21]. Níos tábhachtaí fós, iar-trasphlandú, is féidir le orgánaigh duáin feidhm dheiridh na duáin a dhéanamh, fola a scagadh. Tar éis trasphlandú subcutaneous i lucha, foirmíodh orgánaigh duáin struchtúir scagtha fuail, mar is léir ón aistriú dextran lipéadaithe FITC [33]. Mar sin, ní hamháin go gceadaíonn trasphlandú do dhuine staidéar a dhéanamh ar éifeachtaí sóchán in orgánoid duánach in vivo, ach feabhsaíonn sé freisin cosúlacht an orgánaigh leis an duán daonna agus cruthaíonn sé córas beagán feidhmeach é.

Cé go n-úsáidtear lucha imdhíon-easnaimh go minic le haghaidh trasphlandú orgánaí duáin duáin hiPSC, baineadh úsáid as óstach eile, mar seicní chorioallantoic chick (CAM), freisin. Tá CAM go nádúrtha imdhíonachta-easnamhach agus a chuidíonn le soithíoch an orgánaigh [16]. Mar sin féin, níl córais orgán mhamach tipiciúil ann, rud a fhágann go bhfuil orgánaigh duáin dícheangailte ó chórais eile, murab ionann agus lucha. In ainneoin deacrachtaí a bhaineann le hóstach, ceadaíonn giniúint chimera le horgánaigh dhuánacha a dhíorthaigh an duine staidéar fairsing in vivo ar ghalar duáin dhaonna in ardán a mbíonn tionchar mór aige.

3.2. Staidéir Samhaltaithe Galar a Rinneadh Go dtí seo

3.2.1. Orgánaigh Duán mar Mhúnlaí Galar Géiniteacha

Baineadh úsáid as orgánaigh duáin chun staidéar a dhéanamh ar ghalair duáin ghéiniteacha tubular agus glomerular [26,34,35]. I measc na ngalar feadánacha is suntasaí i ndaoine, áirítear galar duáin phéidiatraiceach ilchistineach (PKD), a eascraíonn as sócháin cúlaitheacha uathshómacha sa ghéin shnobróisteach (PKHD1), agus PKD aosach, a eascraíonn as sócháin uathshómacha ceannasacha sa pholaicístín-1 agus -2 géinte [36–38]. Féadfar na sócháin seo a thabhairt isteach go saorga i hiPSCanna trí theicneolaíochtaí géine-eagarthóireachta, amhail an córas CRISPR-Cas 9. Féadfar na hiPSCanna a cuireadh in eagar a fhás ina dhiaidh sin ina n-orgánóidí duánach daonna a shamhaltú PKD agus a anailísiú trí smálú próitéine agus próifíliú RNA. Mar shampla, Freedman et al. (2015) agus Cruz et al. (2017) géinte polycystin a leagadh amach i línte hiPSC ag baint úsáide as an gcóras CRISPR/Cas9 agus díorthaithe ina dhiaidh sin orgánaigh a dhéanann aithris ar an bhfeinitíopa chisteach a fuarthas in vivo in othair ghalraithe [14,26]. Léiríonn na staidéir seo gur féidir orgánacha duáin a úsáid mar ardáin inbhraite go héasca agus a bhaineann le galair chun staidéar a dhéanamh ar PKD. Ina theannta sin, ceadaíonn orgánaigh a dhéantar as línte cille a dhíorthaigh othar léargas a fháil ar shócháin a bhaineann go sonrach le hothair agus ar an dóchúlacht go dtiocfaidh forbairt ar ghalair. Mar shampla, Low et al. (2019) d’fhorbair orgánaigh duáin a dhíorthaítear ó othair le sócháin PKHD1 agus chuir siad i gcomparáid iad le horgánaigh de chineál fiáin [39]. Léirigh na horgánaigh ghalraithe foirmiú cist i bhfad níos mó, rud a léirigh go bhféadfadh orgánaigh duáin léiriú galair ó ghéinitíopa a thuar [39]. I staidéar eile, Hernandez et al. (2021) hiPSCanna díorthaithe ó othair a bhfuil sócháin acu sa choimpléasc scléaróis eitinn-2, rud a fhágann go bhfuil an t-othar seans maith d’fhorbairt siadaí duánach [40]. Ceartaigh siad sóchán an othair ansin leis an gcóras CRISPR/Cas9. Thaispeáin orgánoidí duán ó na línte ceartaithe tsóiteáin isogenacha seo foirmiú chisteach laghdaithe agus athchóiríodh cosáin ghéine i gcomparáid leis na horgánaigh ghalraithe, rud a léirigh úsáideacht na n-orgánóidí duánach chun staidéar a dhéanamh ar éifeachtaí feidhmiúla iartheachtacha sócháin sonracha i gcórais isogenic cosúil le horgán.

Bhain taighdeoirí úsáid freisin as orgánaigh a dhíorthaigh othar chun léargas a fháil ar ghalair ghéiniteacha a théann i bhfeidhm ar an glomerulus. Mar shampla, Hale et al. (2018) dírithe ar ghéine NPHS1 (neifrín), rud a fhágann, má chaitear é, foirmiú próisis chos podocyte lochtach agus scagachán fual leaky, rud a fhágann galar duáin [34]. Bhí Hale et al. (2018) úsáid as hiPSCanna mutant NPHS1 a dhíorthaigh othar chun orgánaigh duáin a dhíorthú a mhúnlaigh na próisis chos podocyte lochtacha seo, lena n-áirítear leibhéil laghdaithe próitéiní podocyte-shonracha, neifrín, agus podocin [34]. Mar an gcéanna, Freedman et al. (2015) na géine glomerular PODXL i hiPSCs agus fuair sé amach go léiríonn orgánaigh ailtireacht podocyte-podocyte lochtach [14].

Poitéinseal orgánach amháin nach mbaintear leas as den chuid is mó is ea a gcumas chun lochtanna suthanna agus féatais a shamhaltú. Faoi láthair, déanann taighdeoirí a ndícheall an duán daonna fásta a shamhaltú le horgánóideach na nduán. Mar sin féin, ina staid reatha sa chéad agus sa dara trimester, féadfar an t-orgánóideach duáin a úsáid chun staidéar a dhéanamh ar lochtanna duánacha forbraíochta [41]. Tá lochtanna forbartha an chórais urinary, mar shampla dysplasia duáin, i measc cuid de na neamhoird forbartha is forleithne agus is déine [42]. Ós rud é gur féidir go leor de na galair seo a bhrath chomh luath agus is 11 seachtaine, tá orgánaigh duáin thar a bheith oiriúnach chun staidéar a dhéanamh ar mhíchumas duáin ó bhroinn. Ní hamháin go bhfuil orgánoidí duánach cosúil le fifirst agus dara trimester metanephric ar fáil dúinn, ach tá línte cille duáin primitive mesonephric againn (m.sh., Tsujimoto et al., 2020) chun staidéar a dhéanamh ar lochtanna suthanna agus féatais [24]. Toisc gur beag córas a cheadaíonn staidéar agus ionramháil a dhéanamh ar dhuán daonna atá ag forbairt, ceadaíonn an t-orgánóideach duánach poitéinseal ollmhór do staidéir ghéiniteacha, thocsaineolaíocha agus fhorbraíochta féatais.

3.2.2. Orgánaigh Duán mar Mhúnlaí do Ghalair Eile

Chomh maith le galair ghéiniteacha, baineadh úsáid as orgánoidí duáin chun staidéar a dhéanamh ar fhreagairt na gcóras daonna ar ionfhabhtú víreasach, ailse agus gortú. Mar shampla, Jansen et al. (2021) úsáid as ardán orgánach duáin chun éifeachtaí SARS-CoV víreasach-2 ar na duáin daonna a mheas [43]. Fuair ​​an grúpa seo amach go mbíonn slonn méadaithe collagen-I in orgánaigh duáin daonna mar thoradh ar ionfhabhtú SARS-CoV, rud a thugann míniú meicníoch ar ghortú duán agus fiobróis a bhíonn ag gabháil go minic le cásanna tromchúiseacha de COVID fhada-19 [ 43]. Maidir le taighde ailse, Hernandez et al. (2021) trasphlandú orgánoidí duán isteach i bhfrancaigh imdhíon-easnaimh chun siadaí duáin annamh a bhfuil tionchar géiniteach orthu a shamhaltú. Anseo, d'fhorbair orgánacha díorthaithe othar loit cosúil le meall, rud a d'athchaipeadh siadaí duánach daonna [40]. Ina theannta sin, d'úsáid siad samhlacha meall orgánoid-bhunaithe duáin mar struchtúir leathfheidhmeacha díorthaithe daonna agus tástáladh drugaí agus teiripí bunaithe ar nanacháithníní. Mar fhocal scoir, léirigh staidéir le déanaí go bhféadfaí orgánaigh duáin a úsáid chun freagairt díobhála duáin a thástáil. Mar shampla, Prezpiorski et al. (2022) léirithe go dtáirgeann orgánoidí duánach marcóirí damáiste ocsaídiúcháin agus léiriú marcóir díobhála méadaithe trí an hemin móilín díobhála a riaradh d'orgánaigh duáin, in éineacht le bithbhraiteoir [44].

3.2.3. Orgánaigh Duán i Measúnú Drugaí

Chomh maith le léargas a sholáthar ar ghalair, baineadh úsáid as orgánaigh duáin chun drugaí a scagadh. Go háirithe, baineadh úsáid as orgánoidí duánach chun staidéar a dhéanamh ar ghortú duáin de bharr drugaí (DIKI), rud atá ina phríomhchúis le gortú duáin ghéarmhíochaine [45]. I meastóireacht ar fo-iarsmaí cisplatin, Czerniecki et al. (2018) go bhfuil orgánaigh duáin cabhrach mar mhúnlaí tréchur ard chun cógaisíocht nua a sheiceáil i raon éagsúil de ghéineolaíocht dhaonna [46].

Daoine eile, mar Wu et al. (2018) aonrú núicléas agus seicheamhú snRNA, chomh maith le seicheamhú scRNA DropSeg in orgánoidí duáin. Chomh maith le leibhéil RNA rinneadh leibhéil próitéine éagsúla a chainníochtú agus a chur i gcomparáid ó lysate orgánach duáin trí immunoblot (eg, Cruz et al., 2017; Morais et al, 2022) [26,27]. Ina theannta sin, déantar anailís imdhíon-cheimic go rialta in orgánoidí duáin chun struchtúir néaróin ar leith a scrúdú. Is minic a dhéantar é seo mar staining orgánach iomlán; mar mhalairt air sin, úsáideadh rannóga fíocháin freisin le haghaidh iniúchadh (egTakasato et al, 2015; Cruz et al., 2017) (20,26]. Léirigh na staidéir seo go léiríonn orgánóidí duáin glomeruli, tubule proximal, tubule distal, membrane basal, agus socrú duchta a bhailiú (20,27]. Léiríonn Figiúr 3 thíos sampla d’orgánaigh duánach daonna leabaithe agus rannóige a ghintear trí úsáid a bhaint as prótacal Takasato et al. (2016) (12)Tá an chuid daite le haghaidh tubule glomerular, proximal, agus distal. próitéiní marcóir tubule agus foilseáin glomerular leanúnach chun struchtúir nephronic tubule distal Chomh maith le struchtúir, an orgánaigh duáin is eol a thaispeáint vasculature chomh maith.Mar sin féin, tá sé teoranta, aischéimnithí go tapa agus nach bhfuil eagraithe mar i duáin tipiciúil (28].

Figiúr 4. Achoimre ar na bealaí inar féidir orgánacha duáin a úsáid chun galair a shamhaltú. Achoimre ar na bealaí inar féidir orgánacha duáin a úsáid chun di a shamhaltú