幾個爛蘋果確實會毀掉整串蘋果——如果這串蘋果碰巧是一個類器官，一群細胞在實驗室里生長來模仿一個器官。例如，腎臟類器官被用來研究真正的腎臟如何工作以及對新開發(fā)的治療方法的反應(yīng)。但是，如果腎臟類器官含有任性的非腎臟細胞，它們可能無法正確模擬真正的腎臟，從而使科學(xué)家誤入歧途。

據(jù)圣路易斯華盛頓大學(xué)醫(yī)學(xué)院(WUSM)的科學(xué)家稱，腎臟中的類器官最終可能會適應(yīng)大腦和肌肉細胞?？茖W(xué)家們發(fā)現(xiàn)，這些不受歡迎的客人只占類器官細胞的10-20%，但它們的存在表明，用來誘導(dǎo)干細胞轉(zhuǎn)化成腎臟細胞的協(xié)議可能在不經(jīng)意間產(chǎn)生其他類型的細胞。

乍一看，這一發(fā)現(xiàn)似乎是用腎臟類器官替代人類腎臟的一個挫折，但科學(xué)家們說，腎臟類器官有辦法確保它們?nèi)匀皇俏ㄒ坏哪康牡??？茖W(xué)家們發(fā)現(xiàn)了一種簡單的方法來阻止這些任性的細胞形成?？茖W(xué)家們還建議，他們的方法可以被其他科學(xué)家采用，這些科學(xué)家在其他類器官中發(fā)現(xiàn)流氓細胞，比如大腦、肺或心臟的細胞。

這項工作的細節(jié)發(fā)表在11月15日的《細胞干細胞》雜志上，在一篇題為《人類psc來源的腎臟類器官分化與單細胞轉(zhuǎn)錄組的比較分析與改良》的文章中。本質(zhì)上，這篇文章描述了門碰撞器是如何工作的，以及它們?nèi)绾伪慌懦陬惼鞴俟δ苤狻?/p>

通過偽時間序列重建譜系關(guān)系，確定了與命運決定相關(guān)的配體、受體和轉(zhuǎn)錄因子網(wǎng)絡(luò)，”文章指出。這篇文章繼續(xù)說，其中一些命運決定涉及腦細胞的發(fā)育:“腦源性神經(jīng)營養(yǎng)因子(BDNF)及其同源受體NTRK2在類器官分化過程中在神經(jīng)元譜系中表達。”

科學(xué)家們報告說，抑制神經(jīng)通路可以改善類器官的形成。神經(jīng)元間質(zhì)減少90%而不影響腎臟分化。根據(jù)科學(xué)家的說法，這一結(jié)果強調(diào)了單細胞技術(shù)在描述和改善類器官分化方面的力量。

這篇文章的資深作者本杰明·d·漢弗萊斯(Benjamin D. Humphreys)醫(yī)學(xué)博士說，“人們非常熱衷于將有機化合物作為影響人類的疾病的模型。，博士，WUSM腎臟學(xué)主任。“但是科學(xué)家們還沒有充分認(rèn)識到，組成這些類有機物的一些細胞可能無法模仿我們在人體中發(fā)現(xiàn)的東西。”好消息是，通過一個簡單的干預(yù)，我們可以阻止大多數(shù)流氓細胞的生長。

在目前的研究中，研究人員查看了兩種被世界各地的科學(xué)家廣泛用于培養(yǎng)腎臟類器官的配方。一種是從獲得美國國家衛(wèi)生研究院(NIH)批準(zhǔn)的胚胎干細胞開始，另一種是從誘導(dǎo)多能干細胞開始，這種干細胞從成年細胞中重新編程，有能力發(fā)育成任何類型的人類細胞。

一種藥物和生長因子的混合物被添加到干細胞中，引導(dǎo)它們進入腎臟細胞。在實驗室中培養(yǎng)了4周的類有機物，這段時間足夠細胞分化，研究人員問:我們得到了什么類型的細胞?

研究人員依靠一種相對較新的技術(shù)進行深入研究，而不是進行抽查來識別構(gòu)成這些類有機物的細胞。通過單細胞RNA測序，他們分析了來自65個腎臟類器官的83,130個細胞中數(shù)千個基因的活性。

漢弗萊斯博士解釋說:“這產(chǎn)生了大量的數(shù)據(jù)，我們的大腦無法理解所有這些數(shù)據(jù)。”但是計算機可以很容易地比較83000個細胞的基因活動，并利用人工智能，根據(jù)基因表達將不同類型的細胞分組。所以，我們不是在尋找我們認(rèn)為會在類器官中找到的細胞，而是幫助我們找到細胞，即使我們從未想過它們會在那里。

漢弗萊斯博士解釋說:“開發(fā)更好的腎臟疾病治療方法的進展緩慢，因為我們?nèi)狈玫哪Ｐ汀?rdquo;“我們依靠老鼠，它們不是小人類。有許多藥物在減緩或治療嚙齒動物腎臟疾病方面取得了神奇的效果，但在臨床試驗中失敗的例子不勝枚舉。因此，將人類干細胞組織成腎臟樣結(jié)構(gòu)的想法是非常令人興奮的，因為我們很多人都覺得這有可能消除從老鼠到人類的“轉(zhuǎn)譯過程中丟失的”方面。