לכליה תפקיד קריטי בשמירה על הומאוסטזיס פיזיולוגי, בהתאם ליחידה התפקודית שלה. נפרונים, המפרישים מוצרי פסולת, יכולים לווסת את הרכב נוזלי הגוף. מחלת כליות כרונית (CKD), הנגרמת על ידי מוטציות תורשתיות או גורמי סיכון גבוהים אחרים, תתקדם בסופו של דבר למחלת כליות סופנית (ESKD)1,2. ESKD נובע ככל הנראה מיכולת ההתחדשות המוגבלת של נפרונים. לפיכך, נדרש טיפול בתחליפי כליות. התמיינות מכוונת של תאי גזע פלוריפוטנטיים מושרים אנושיים מאפשרת יצירה חוץ גופית של אורגנואידים תלת-ממדיים ספציפיים למטופל, אשר יכולים לשמש לחקר התפתחות כליות, מודל מחלות ספציפיות למטופל וביצוע בדיקות סקר של תרופות נפרוטוקסיות 3,4.
במהלך ההתפתחות העוברית, הכליות מקורן במזודרם הביניים (IM), המבדיל מהפס הפרימיטיבי (PS). מסלול האיתות הקלאסי של WNT עשוי לגרום לבידול נוסף של IM עם השתתפות מתואמת של FGF (FGF9, FGF20) ו- BMP (איתות Bmp7 באמצעות JNK)5,6,7. הם מייצרים שתי אוכלוסיות תאים חשובות של תאי אב נפריים (NPC): ניצן השופכה (UB), והמזנכימה המטנפרית (MM), ויוצרים את צינורות האיסוף ואת הנפרון, בהתאמה 8,9. כל נפרון מורכב מקטעים גלומרולריים וצינוריים, כגון הצינוריות הפרוקסימליות והדיסטליות, והלולאה של הנלה10,11. על פי התיאוריה שהוזכרה לעיל, הפרוטוקולים המפורסמים כיום מחקים את מפל האותות ואת גירוי גורם הגדילה כדי לגרום לאורגנואידים בכליות 5,12.
במהלך השנים האחרונות, פרוטוקולים רבים פותחו כדי להבדיל iPSCs אנושיים לתוך אורגנואידים בכליות 5,6,7,12. Takasato et al.7 ייעל את משך הטיפול ב- CHIR (אגוניסט WNT) לפני החלפתו ב- FGF9. על פי הפרוטוקול שלהם, חשיפה ל- CHIR במשך 4 ימים, ואחריה FGF9 למשך 3 ימים, היא הדרך היעילה ביותר לגרום ל- IM מ- iPSCs. מסנני Transwell שימשו כפורמט התרבות בהליך שלהם; עם זאת, שיטה זו קשה למתחילים. לכן, קומאר ואחרים ניסו לשנות את פורמט התרבות ובחרו להשעות את התרבות. הם ניתקו את התאים הדבקים ביום השביעי לזריעה בלוחות דבקים נמוכים כדי לעזור להם להתאסף לגוף עוברי (EBs) המכילים מבנים דמויי נפרון. עם זאת, אפקט האצווה של שיטות אלה היה ברור, במיוחד iPSCs שונים. בנוסף, ספרות שונה דיווחה כי ריכוז CHIR נע בין 7 מיקרומטר ל 12 מיקרומטר 5,13,14.
שיערנו כי ריכוז צפיפות התאים וה-CHIR עשויים להשפיע על ייצור אורגנואידים בתאי גזע פלוריפוטנטיים מושרים שונים, וזה אומת פעמים רבות בניסויים שלנו. הפרוטוקול הנוכחי שינה מעט את שיטת המחקר של Kumar et al.13 וסיפק למשתמשים הליך שלב אחר שלב. לוח הזמנים והסכמה של הגישה מוצגים באיור 1.