在培养皿中重建肾上腺

肾上腺位于肾脏之上，在保持身体健康方面起着关键作用。肾上腺响应来自大脑的信号，分泌荷尔蒙，支持血压、新陈代谢和生育等关键功能。

患有肾上腺疾病的人，如原发性肾上腺功能不全，即肾上腺不能释放足够的荷尔蒙，如果不加以治疗，会出现疲劳、危险的低血压、昏迷，甚至是死亡。原发性肾上腺功能不全没有治疗方法，用于治疗的终身激素替代疗法有很大的副作用。

一个更好的选择是采用再生医学方法，重新生长出一个能够合成激素并根据大脑反馈适当释放激素的功能性肾上腺。在《发育细胞》杂志上的一项新研究中，宾夕法尼亚大学 兽医学院的研究人员哄骗培养皿中的干细胞进行分裂、成熟，并承担起人类胎儿肾上腺的一些功能，使这一目标更近一步。

"高级作者、宾夕法尼亚州立大学助理教授Kotaro Sasaki说："这是一个原则性的证明，我们可以创建一个在培养皿中生长的系统，其功能几乎与人类肾上腺的早期发育阶段相同。"像这样的平台可用于更好地了解肾上腺功能不全的遗传学，甚至用于药物筛选，以确定对这些疾病患者的更好治疗方法。

佐佐木说，他的团队的目标是使用人类可诱导多能干细胞(iPSCs)，它可以产生无数不同的细胞类型，以模仿正常人类肾上腺的发育阶段。在这一过程中，细胞将被引导为具有肾上腺的特征。

首先，研究人员使用了所谓的 "类器官培养 "系统，在该系统中，细胞首先作为漂浮的集合体生长三周，然后在一侧暴露于空气中的膜上生长，促进更好的存活，并允许它们在三维空间中增殖。利用一种精心挑选的生长介质，他们促使iPSCs在肾上腺发育过程中产生一种中间组织类型，即后部中间中胚层(PIM)。

在验证了他们培养的PIM样细胞后，研究人员开始指导这些细胞过渡到下一个阶段，即肾上腺皮质祖细胞，在这个阶段，细胞打开标记，表明它们已经 "致力于 "成为肾上腺细胞。

检查肾上腺标志物的分子检测，以及透射电子显微镜分析，都告诉佐佐木和同事，他们在重建类似于早期肾上腺的组织方面走对了路。

"我们开发的过程非常有效，器官中大约50%的细胞获得了肾上腺皮质细胞的命运，"佐佐木实验室的博士后、该研究的主要作者Michinori Mayama说。"我们在培养物中看到的具有大量粉红色细胞质和相对较小的细胞核的卵圆形细胞，在这个阶段非常具有人类肾上腺细胞的特征。

佐佐木、真山和研究小组的其他成员进行了一些测试，以评估他们培养的细胞的功能与人类肾上腺的功能有多大的相似之处。他们发现，实验室培养的细胞产生了类固醇激素，如DHEA，就像 "现实生活 "中的一样。"Mayama说："在体外，我们可以产生与体内产生的大部分相同的类固醇。

他们还表明，他们培育的细胞可以对所谓的下丘脑-垂体-肾上腺轴做出反应，这是一个反馈回路，管理着从大脑到肾上腺再到大脑的沟通。"我们使用了通常抑制肾上腺DHEA分泌的药物，并显示我们的iPSC衍生的肾上腺细胞对这些药物有类似的反应，激素分泌明显减少，"Sasaki说。"这意味着你可以用这个系统来筛选针对肾上腺激素分泌的药物，这可能使肾上腺激素分泌过多的患者或利用肾上腺激素生长的前列腺癌患者受益。"

他们说，随着研究人员对其系统的完善，他们希望能够生成更多的组织类型的梯度，这些组织类型发生在一个成熟的成人肾上腺中。

这样一个平台为了解仍然神秘的肾上腺提供了更多机会。特别是，佐佐木指出，它可以被用来探测肾上腺功能不足的遗传基础，以及其他疾病，如肾上腺癌变。最终，用于创造这种盘中腺的方法有朝一日可能会在肾上腺疾病患者身上重建一个正常运作的大脑-肾上腺反馈回路。

"佐佐木说："这是一项首创性的研究。"细胞治疗领域不仅对治疗肾上腺功能不全，而且对治疗其他由激素驱动的疾病有很大的希望：高血压、库欣综合征、多囊卵巢综合征等等。