تلعب الكلية دورا مهما في الحفاظ على التوازن الفسيولوجي ، اعتمادا على وحدتها الوظيفية. يمكن للنيفرون ، الذي يفرز الفضلات ، تنظيم تكوين سوائل الجسم. مرض الكلى المزمن (CKD) ، الناجم عن طفرات وراثية أو عوامل أخرى عالية الخطورة ، سيتقدم في النهاية إلى المرحلة النهائية من مرض الكلى (ESKD) 1,2. يبدو أن ESKD يرجع إلى قدرة التجديد المحدودة للنيفرون. وبالتالي ، مطلوب العلاج ببدائل الكلى. يتيح التمايز الموجه ل iPSCs البشرية الجيل في المختبر من عضويات الكلى ثلاثية الأبعاد الخاصة بالمريض ، والتي يمكن استخدامها لدراسة نمو الكلى ، ونمذجة الأمراض الخاصة بالمريض ، وإجراء فحص الأدوية السامة للكلية 3,4.
أثناء التطور الجنيني ، تنشأ الكلى من الأديم المتوسط المتوسط (IM) ، والذي يختلف عن الخط البدائي (PS). قد يؤدي مسار إشارات WNT الكلاسيكي إلى تمايز إضافي للمراسلة الفورية بمشاركة منسقة من FGF (FGF9 ، FGF20) و BMP (إشارات Bmp7 من خلال JNK) 5،6،7. أنها تنتج مجموعتين مهمتين من الخلايا السلفية الكلوية (NPC): برعم الحالب (UB) ، واللحمة المتوسطة metanephric (MM) ، وتشكيل القنوات الجامعة والنيفرون ،على التوالي 8,9. يتكون كل نفرون من شرائح كبيبية وأنبوبية ، مثل الأنابيب القريبة والبعيدة ، وحلقة Henle10,11. وفقا للنظرية المذكورة أعلاه ، تحاكي البروتوكولات المنشورة حاليا شلالات الإشارة وتحفيز عامل النمو للحث على عضويات الكلى 5,12.
على مدى السنوات العديدة الماضية ، تم تطوير العديد من البروتوكولات للتمييز بين iPSCs البشرية إلى عضويات الكلى5،6،7،12. قام Takasato et al.7 بتحسين مدة علاج CHIR (ناهض WNT) قبل استبداله ب FGF9. وفقا لبروتوكولهم ، فإن التعرض ل CHIR لمدة 4 أيام ، متبوعا ب FGF9 لمدة 3 أيام ، هو الطريقة الأكثر فعالية للحث على المراسلة الفورية من iPSCs. تم استخدام مرشحات Transwell كشكل للثقافة في إجراءاتهم. ومع ذلك ، فإن هذه الطريقة صعبة للمبتدئين. لذلك ، حاول Kumar et al.13 تغيير تنسيق الثقافة واختار تعليق الثقافة. قاموا بفصل الخلايا الملتصقة في اليوم 7 للبذر في صفائح منخفضة الالتصاق لمساعدتها على التجمع في أجسام جنينية (EBs) تحتوي على هياكل تشبه النيفرون. ومع ذلك ، كان تأثير الدفعة لهذه الطرق واضحا ، خاصة في iPSCs المختلفة. بالإضافة إلى ذلك ، ذكرت الأدبيات المختلفة أن تركيز CHIR يتراوح من 7 ميكرومتر إلى 12 ميكرومتر5،13،14.
لقد تكهننا بأن تركيز كثافة الخلايا و CHIR قد يؤثران على توليد المواد العضوية في iPSCs المختلفة ، وقد تم التحقق من ذلك عدة مرات في تجاربنا. وقد عدل البروتوكول الحالي قليلا طريقة دراسة كومار وآخرون.13 وزود المستخدمين بإجراء تدريجي. يظهر الجدول الزمني والتخطيطي للنهج في الشكل 1.