گردے کی بیماریوں کے لیے آئی پی ایس سی ٹکنالوجی پر مبنی دوبارہ تخلیقی دوا
Feb 23, 2022
خلاصہکے لیے چند علاج معالجے کے ساتھگردے کی بیماریوںایک نئے علاج کے آپشن کے طور پر دوبارہ پیدا ہونے والی دوائیوں پر زیادہ توجہ دی گئی ہے۔ میں حالیہ پیشرفتگردہانسانی حوصلہ افزائی pluripotent اسٹیم سیل (hiPSCs) کا استعمال کرتے ہوئے تخلیق نو قابل ذکر ہے۔ کے علم کی بنیاد پرگردہترقی، دو برانن میں hiPSCs کی ہدایت کردہ تفریقگردہprogenitors، nephron progenitor خلیات (NPCs) اور ureteric bud (UB) کا قیام عمل میں لایا گیا ہے، جس سے نیفران کی نسل اور ڈکٹ آرگنائڈز کو جمع کیا جا سکتا ہے۔ اس کے علاوہ، انسانگردہان hiPSC سے ماخوذ پروجینٹرز سے ٹشوز تیار کیے جا سکتے ہیں، جس میں NPC سے ماخوذ گلوومیرولی اورگردوںنلیاں اور UB سے ماخوذ جمع کرنے والی نالییں آپس میں جڑی ہوئی ہیں۔ حوصلہ افزائیگردہجب مدافعتی چوہوں میں ٹرانسپلانٹ کیا جاتا ہے تو ٹشوز کو مزید ویسکولرائز کیا جاتا ہے۔ کے علاوہگردہٹرانسپلانٹیشن میں استعمال کے لیے تعمیر نو، یہ ثابت کیا گیا ہے کہ hiPSC سے ماخوذ NPCs کا استعمال کرتے ہوئے سیل تھراپی سے شدید بہتری آتی ہے۔گردے کی چوٹ(AKI) چوہوں میں۔ بیماری سے متعلق مخصوص hiPSCs کا استعمال کرتے ہوئے بیماری کی ماڈلنگ اور منشیات کی دریافت کی تحقیق کو بھی ناقابل علاج کے لیے بھرپور طریقے سے منعقد کیا گیا ہے۔گردہعوارض، جیسے آٹوسومل ڈومیننٹ پولی سسٹکگردے کی بیماری(ADPKD)۔ سے منسلک پیچیدگیوں کو دور کرنے کی کوشش میںگردے کی بیماریوں، hiPSC سے ماخوذ erythropoietin (EPO) - پیدا کرنے والے خلیات کامیابی کے ساتھ منشیات کی دریافت اور سیل تھراپی تیار کرنے کے لیے تیار کیے گئے تھے۔گردوںخون کی کمی یہ جائزہ ترقی کی حیاتیات کی موجودہ حیثیت اور مستقبل کے تناظر کا خلاصہ کرتا ہے۔گردہاور آئی پی ایس سی ٹیکنالوجی پر مبنی دوبارہ تخلیقی دواگردے کی بیماریوں.
مطلوبہ الفاظ:آئی پی ایس سی؛ گردے کی تخلیق نو؛ نیفرون پروجینیٹر سیل؛ ureteric بڈ؛ سیل تھراپی؛ بیماری کی ماڈلنگ، گردے، رینل.
تعارف گردے کے امراضدنیا بھر میں بہت زیادہ طبی مسائل اور معاشی بوجھ کا سبب بنتا ہے، لیکن اس کے علاوہ چند علاج معالجے ہیں۔گردوںٹرانسپلانٹیشن، جو عطیہ کرنے والے اعضاء کی شدید کمی کی وجہ سے رکاوٹ ہے [1]۔ ایک حل انسانی pluripotent سٹیم سیلز (hPSCs) کا استعمال کرتے ہوئے دوبارہ پیدا کرنے والی ادویات کی حکمت عملی تیار کرنا ہے، جیسے ایمبریونک سٹیم سیلز (hESCs) اور حوصلہ افزائی pluripotent سٹیم سیلز (hiPSCs) [2]۔ جسم میں کسی بھی قسم کے خلیے میں لامحدود طور پر پھیلنے اور ان میں فرق کرنے کی صلاحیت کی وجہ سےگردوںخلیات، hPSCs سے توقع کی جاتی ہے کہ وہ دوبارہ پیدا ہونے والی ادویات کے لیے سیل ماخذ کے طور پر کام کریں، جیسےگردہتعمیر نو اور سیل تھراپی. اس کے علاوہ، بیماری سے متعلق hPSCs جن میں مخصوص بیماری کا سبب بننے کا جینیاتی رجحان ہوتا ہے، ان کا استعمال پیتھولوجیکل تجزیہ اور منشیات کی دریافت کے لیے ماڈل تیار کرنے کے لیے کیا جا سکتا ہے، جس میں hPSCs سے مختلف زخمی خلیوں کی قسمیں وٹرو میں بیماری کے فینوٹائپس کو دوبارہ پیدا کرتی ہیں [2]۔ اس مضمون میں، میں حالیہ پیشرفت کا خلاصہ کرتا ہوں۔گردہتخلیق نو کی تحقیق ترقیاتی حیاتیات پر مبنی ہے اور تخلیق نو کی دوائیوں اور بیماریوں کے ماڈلنگ کے مستقبل کے تناظر کو بیان کرتی ہے۔گردے کی بیماریوں.
گردے کی نشوونما کرنے والےt گردہابتدائی برانن جراثیم کی تہہ سے ماخوذ ہے، انٹرمیڈیٹ میسوڈرم (IM) [3] (تصویر 1a)۔ فقاری جانوروں میں، IM یکے بعد دیگرے تین کو جنم دیتا ہے۔گردے،pronephros، mesonephros اور metanephros (تصویر 1b)۔ Mesonephros بالغ ہے۔گردہfsh اور amphibians کے، جبکہ metanephros بالغ ہیں۔گردہرینگنے والے جانوروں، پرندوں اور ستنداریوں کا۔ جبکہ یہ تینوںگردےاسی طرح کی ہیں کہ وہ نیفرون پر مشتمل ہیں، جو کہ کی ایک فعال اکائی ہے۔گردہان کے نیفران کی تعداد مختلف ہے۔ ممالیہ بالغگردہmetanephros
تصویر 1 کی ہدایت کردہ تفریقگردہنسب کے خلیات. AC اسکیمیٹک ڈرائنگ جس میں mesoderm specifcation (a) دکھایا گیا ہے، تین کی تشکیلگردے(b) اور metanephros کی ترقی (c)۔ IM: انٹرمیڈیٹ میسوڈرم؛ MM: metanephric mesenchyme؛ UB: ureteric بڈ۔ d OSR1، SIX2 اور HOXD11 کے لیے hiPSC سے ماخوذ نیفرون پروجینیٹر سیلز (NPCs) کی امیونوسٹیننگ۔ e 10 دن کی ہوا- مائع انٹر فیس کلچر کے بعد hiPSC سے ماخوذ NPCs سے بننے والے نیفران آرگنائیڈ کی امیونوسٹیننگ۔ PODXL: Podocalyxin (podocyte marker؛ سفید)؛ LTL: Lotus tetragonolobus lectin (proximal tubule marker؛ لال)؛ CDH1: CADHERIN 1 (ڈسٹل ٹیوبول مارکر؛ سبز)۔ f, g OSR1 (سبز) اور GATA3 (سرخ؛ f) کے لیے پچھلے IM خلیات کی امیونوسٹیننگ اور E-CADHERIN (سبز)، GATA3 (سرخ) اور نیوکللی (نیلے؛ جی) کے لیے ایک نیفرک ڈکٹ سیل ایگریگیٹ۔ h 7 دنوں کے لئے برانچنگ iUB organoids کی تعمیر نو کے دوران مورفولوجیکل تبدیلی۔ i RET (سبز)، CK8 (سرخ) اور PAX2 (نیلے) کے لیے iUB organoid کی امیونوسٹیننگ۔ j ٹولیوڈین نیلے رنگ کے ایک iUB آرگنائڈ کا داغ جس میں نلی نما لیمنس دکھائے جاتے ہیں۔ FOXA1 (سفید)، AQP2 (سرخ) اور GATA3 (سبز) کے لیے iUB organoid سے اخذ کردہ ڈکٹ نما نلی نما ڈھانچے کو جمع کرنے کی برائٹ فیلڈ (بائیں) اور امیونوسٹیننگ امیجز (درمیانی اور دائیں)۔ اسکیل بارز، 100 μm۔ (d) اور (e) Tsujimoto et al سے اخذ کیے گئے ہیں۔ [12]، (f) اور (g)-(k) Mae et al سے اخذ کیے گئے ہیں۔ [14، 15]، بالترتیب دو IM اخذ شدہ برانن ٹشوز، میٹا نیفرک میسینچیم (MM) اور ureteric bud (UB؛ تصویر 1c) کے درمیان باہمی تعامل سے تشکیل پاتا ہے۔ MM بالغوں کے نیفرون اور انٹرسٹیٹیئم کو جنم دیتا ہے۔گردےجبکہ UB پیشاب کی نچلی نالی کو جمع کرنے والی نالیوں سے پیشاب کے مثانے کے ایک حصے تک واضح کرنے کے لیے فرق کرتا ہے [3]۔ ایک ناول کلونجینک پرکھ بنا کر، ہم نے پہلی بار یہ ثابت کیا کہ ایم ایم میں کثیر قوّت والے پروجینیٹر خلیات ہوتے ہیں جو کہ نیفرون کی تشکیل کرنے والے متعدد اپیتھیلیل سیل اقسام میں فرق کر سکتے ہیں، جیسے گلومیرولر پوڈوسیٹس اورگردوںنلی نما اپیتھیلیا [4]۔ بعد میں، نسب کا سراغ لگانے کے تجربات سے معلوم ہوا کہ ان پروجینٹرز کو ٹرانسکرپشن فیکٹر سکس2 [5] سے نشان زد کیا گیا ہے۔ ان پروجینٹرز کو اب نیفرون پروجینیٹر سیل (NPCs) کہا جاتا ہے۔ Taguchi et al. نے یہ ظاہر کیا کہ IM کو پچھلے اور پچھلے ڈومینز میں تقسیم کیا گیا ہے، جو بالترتیب UB اور MM کو جنم دیتے ہیں [6]۔ کے ان نتائج کی بنیاد پرگردہترقی، دوبارہ پیدا کرنے کے لیے بھرپور کوششیں کی گئی ہیں۔گردہhPSCs سے نسب کے خلیات۔
گردے کے نسبوں میں hPSCs کی تفریق کی ہدایت کی۔ hiPSCs کو براہ راست فرق کرنے کے پہلے قدم کے طور پرگردہنقل کرکے نسبگردہترقی، ہمارے گروپ نے IM خلیات کی نسل پر توجہ مرکوز کی اور OSR1 جین کے لیے رپورٹر hiPSC لائنیں تیار کیں، IM [7] کے لیے ایک مخصوص مارکر، جین ایڈیٹنگ [8] کے ذریعے۔ ایک مقداری تشخیصی نظام اور رپورٹر hiPSC لائنوں کا استعمال کرتے ہوئے، ہم نے ایک انتہائی موثر تفریق پروٹوکول تیار کیا جو hiPSCs کو OSR1-اظہار IM خلیات میں شامل کرتا ہے۔ ان حوصلہ افزائی شدہ IM خلیات نے بالغ گردوں کے خلیوں کی اقسام میں مزید فرق کرنے کی ترقیاتی صلاحیت کو ظاہر کیا، جیسے گلومیرولر پوڈوکیٹس اورگردوںٹیوبول خلیات، وٹرو میں اور ماؤس میٹینفریک خلیوں کے ساتھ مل کر سہ جہتی (3D) نلی نما ڈھانچے کی تشکیل [8، 9]۔
Taguchi et al. پہلے وقت کے لیے ماؤس ESCs (mESCs) اور hiPSCs دونوں سے پوسٹرئیر IM کے ذریعے NPCs کو آمادہ کرنے کے لیے منتخب تفریق کے طریقے تیار کیے اور نیفرون آرگنائڈز بھی تیار کیے جن میں گلومیرولی اورگردوںحوصلہ افزائی NPCs سے وٹرو میں نلیاں [6]۔ Takasato et al. کی نسل کی اطلاع دیگردہآرگنائڈز جن میں متعدد شامل تھے۔گردوںسیل کی اقسام، جیسے گلومیرولی،گردوںنلیاں، جمع کرنے والی نالیوں، سٹرومل خلیات اور عروقی خلیات [10]۔ ایک 2D کلچر سسٹم تیار کرکے، Morizane et al. hiPSCs سے مؤثر طریقے سے تیار کردہ NPCs اور پھر NPCs سے نیفرون آرگنائڈز [11]۔ ابھی حال ہی میں، ہمارے گروپ نے hiPSCs کو مؤثر طریقے سے NPCs میں شامل کرنے کے لیے ایک مرحلہ وار تفریق کا طریقہ تیار کیا ہے جس میں نیفرون آرگنائڈز بنانے کی تفریق کی صلاحیت ہے [12] (تصویر 1d، e)۔ ہمارا تفریق کا طریقہ جو کہ 6 مراحل پر مشتمل ہے NPCs کے قدرتی نشوونما کے عمل کو Takasato et al کے بتائے گئے طریقوں سے زیادہ قریب سے بیان کرتا ہے۔ اور Morizane et al. [10، 11] اور Taguchi et al کے طریقہ کار سے زیادہ مؤثر طریقے سے 2D تفریق فارمیٹ میں NPCs تیار کرتا ہے۔ جو تھری ڈی کلچر کا استعمال کرتا ہے [6]۔
UB نسبوں کی ہدایت شدہ تفریق کے بارے میں، Taguchi اور Nishinakamura نے MESCs اور hiPSCs کو anterior IM اور nephric duct (ND) کے ذریعے UBlike ڈھانچے میں فرق کیا [13]۔ تاہم، ND اپیتھیلیا کی شامل کرنے کی کارکردگی کم تھی، اور بعد کے تجزیوں کے لیے فاو cytometry کے ذریعے ND خلیوں کی تطہیر کی ضرورت ہے۔ ہم نے ایک زیادہ موثر 2D تفریق کا طریقہ تیار کیا ہے جو hiPSCs سے anterior IM کے ذریعے ND اپیتھیلیا پیدا کرتا ہے اور اس میں بغیر تطہیر کے بعد میں تفریق کے مراحل شامل ہیں [14] (تصویر 1f، g)۔ حوصلہ افزائی شدہ ND خلیوں نے 3D کلچر میں RET (plus ) ٹپ اور CK8 (plus ) ٹرنک ڈومینز کے ساتھ UB نما ڈھانچے بنائے۔ تاہم، دونوں گروپوں کے ذریعہ تیار کردہ UB جیسے ڈھانچے نے برانچنگ کی محدود صلاحیت کو ظاہر کیا۔ ابھی حال ہی میں، اپنے UB تفریق کے طریقہ کار میں ترمیم کرتے ہوئے، ہم نے کامیابی کے ساتھ حوصلہ افزائی UB (iUB) آرگنائڈز بنائے جو اپکلا قطبی، نلی نما لیمنس اور بار بار برانچنگ مورفوجینیسیس [15] (تصویر 1h–j) رکھتے ہیں۔ مزید برآں، ہم ان iUB organoids کو حمل کے ہفتے 7 انسانی ایمبریو (تصویر 1k) میں ان کے vivo ہم منصبوں کے مطابق ڈکٹ آرگنائڈز کو جمع کرنے میں فرق کرنے میں کامیاب ہوئے۔
گردے کے پروجینٹرز کی توسیعکی ایک بڑی رقم فراہم کرنے کے لئےگردوںبنیادی اور طبی تحقیق کے لیے خلیات، برانن کے لیے وٹرو ایکسپینشن کلچر کے طریقےگردہپروجینٹرز کی تحقیقات کی گئی ہیں. براؤن وغیرہ۔ اور تانیگاوا وغیرہ۔ ماؤس ایمبریوز سے ہٹائے گئے NPCs کی وٹرو توسیع کی اطلاع دی [16، 17]۔ لی وغیرہ۔ وٹرو میں ماؤس اور انسانی ایمبریو دونوں سے اخذ کردہ NPCs کو بالترتیب 17 اور 7 ماہ کے لیے 3D سیل ایگریگیشن کلچر کا استعمال کرتے ہوئے ایک طویل عرصے تک بڑھایا اور برقرار رکھا گیا ہے [18]۔ گروپ نے انہی طریقوں کا استعمال کرتے ہوئے 2 ماہ کے لیے hiPSCs سے مختلف NPCs کو بھی بڑھایا۔ اگرچہ یہ تینوں طریقے بون مورفوجینیٹک پروٹین (BMP) 7 کا استعمال کرتے ہیں، لیکن NPC کی توسیع میں BMP7 کا کردار نامعلوم ہے۔ کیمیائی مرکبات کی اسکریننگ کرکے، ہم نے لی ایٹ ال کے ذریعہ تیار کردہ توسیعی کلچر میں BMP7 کے متبادل کے طور پر JAK3 روکنے والے، TCS21311 کی شناخت کی۔ [18] اور NPC کی توسیع کے لیے JAK3-STAT3 سگنلنگ میں BMP7 کے ایک نئے روکنے والے کردار کا انکشاف کیا [19]۔ مزید یہ کہ توسیعی کلچر میں TCS21311 کے اضافے سے ماؤس ایمبریو- اور hiPSC سے ماخوذ NPCs دونوں کے پھیلاؤ کی شرح میں بہتری آئی۔ ابھی حال ہی میں، ہم نے hiPSC سے ماخوذ UB خلیات کے لیے ایک توسیعی کلچر تیار کیا ہے، جس میں iUB organoids سے الگ الگ واحد خلیے UB ٹپ مارکر کا اظہار کرنے والی کالونیوں کی تشکیل کے لیے پھیلتے ہیں [15]۔ یہ ٹپ کالونیاں بار بار برانچنگ کی صلاحیت کے ساتھ iUB organoids کو دوبارہ تشکیل دے سکتی ہیں، اور اس تنظیم نو کے عمل کو کم از کم تین بار دہرایا جا سکتا ہے۔
تصویر 2 کی تعمیر نوگردہڈھانچے ایک اسکیمیٹک جس میں زینپوس ایمبریو کے جانوروں کی ٹوپی سے پرونفروس ڈھانچے کی نسل کو دکھایا گیا ہے۔ b–d مکمل ماؤنٹ (b) اور سیکشن ڈبل امیونوسٹیننگ امیجز (c, d) ایک اسٹیج 42 کے مساوی Xenopus explant (b, c) اور اسٹیج 40 لاروا (d) pronephric tubule-specifc اینٹی باڈی کا استعمال کرتے ہوئے (3G8، سرخ) اور ایک pronephric duct-specifc اینٹی باڈی (4A6، نیلا)۔ e ایک اسکیمیٹک جس میں وٹرو کی تعمیر نو کو دکھایا گیا ہے۔گردہhiPSCs سے ڈھانچے f دن 20 کی ٹرپل امیونوسٹیننگگردہپوڈوکیٹس (PODXL)، قربتی نلیاں (LTL) اور ڈسٹل نلیاں اور جمع کرنے والی نالیوں (CDH1؛ بائیں) کے مارکر کے لیے organoids اور ڈسٹل نلیاں اور جمع کرنے والی نالیوں (AVPR2) اور صرف جمع کرنے والی نالیوں (CALB1؛ دائیں) کے PODXL اور مارکرز کے لیے۔ . نوٹ کریں کہ کمزور CDH1 سگنل بھی بائیں پینل میں LTL کے علاوہ proximal tubules کے کچھ حصوں میں پائے گئے تھے۔ g ایک اسکیمیٹک جس میں Vivo کی تعمیر نو کو دکھایا گیا ہے۔گردہhiPSCs سے ڈھانچے h ایک کم میگنیفیکیشن امیج جو پورے میزبان کو دکھا رہی ہے۔گردہاور hiPSC سے ماخوذگردہrhodamine B-conjugated dextran انتظامیہ کے بعد graft (سبز) میزبان ماؤس کی دم کی رگ کے ذریعے۔ i rhodamine B-conjugated dextran کے دم کی رگ کے انجیکشن کے بعد ایک انٹراوائٹل ملٹی فوٹون مائکروسکوپک تصویر جس میں میزبان چوہوں کے برتن لیمنس کو hiPSC سے ماخوذ گلوومیرولس نما ڈھانچے (سبز) میں گھستے ہوئے دکھایا گیا ہے۔ اسکیل بارز، 100 μm in (b)–(d) اور (f)، 500 μm (h) میں اور 40 μm (i) میں۔ (b)–(d) اور (e)–(i) Osafune et al سے اخذ کیے گئے ہیں۔ [22] اور Tsujimoto et al. [12]، بالترتیب [22]
گردے کی تعمیر نو پہلے سے تعمیر نو کے لیے کام کرتا ہے۔گردہڈھانچے میں امبیبیئن فرٹیلائزڈ انڈوں کے مفروضہ ایکٹوڈرم کے علاقے کا استعمال کیا جاتا ہے، جسے جانوروں کی ٹوپی کہا جاتا ہے، جو ایک کثیر قوی سیل ماس ہے (تصویر 2a)۔ موریہ وغیرہ۔ نے اطلاع دی ہے کہ ایکٹوین اے اور ریٹینوک ایسڈ (RA) کے ساتھ مشترکہ علاج نے جانوروں کی ٹوپی کو وٹرو میں pronephric tubules میں فرق کرنے کی ترغیب دی [20]۔ برینن وغیرہ۔ نے ظاہر کیا کہ pronephric glomus بھی وضاحت میں شامل کیا گیا تھا [21]۔ ہم نے یہ ظاہر کیا کہ حوصلہ افزائی شدہ ایکسپلانٹس میں pronephric نالیوں پر مشتمل ہے اور یہ کہ pronephric ٹشوز وٹرو [22] (تصویر 2b–d) میں amphibian multipotent خلیات سے دوبارہ پیدا کیے جا سکتے ہیں۔ اگرچہ pronephric کے لئے وٹرو تخلیق نو کا نظامگردےطبی تحقیق میں براہ راست ترجمہ نہیں کیا جا سکتا، یہ مطالعہ کے لیے ایک سادہ اور مفید نظام کے طور پر کام کر سکتا ہے۔گردہترقیmESC- اور hPSC سے ماخوذ NPCs سے نیفران آرگنائڈز کی نسل کے علاوہ اور hPSC سے ماخوذ UB خلیات سے ڈکٹ آرگنائڈز جمع کرنے کے علاوہ، جیسا کہ اوپر بیان کیا گیا ہے، Taguchi et al۔ پیدا شدہ ماؤسگردہایم ای ایس سی سے ماخوذ NPCs اور UBs اور ماؤس ایمبریو سے ہٹائے جانے والے انٹرسٹیشل پروجنیٹرز کو ملا کر آرگنائڈز، جس میں گلوومیرولی شامل ہے،گردوںنلیاں اور جمع کرنے والی نالیوں [13]۔ ہم نے انسان پیدا کیا۔گردہوٹرو میں آرگنائڈز NPCs اور UB سیلوں کو coculturing کے ذریعے جو hiPSCs سے الگ سے تیار کیے گئے تھے اور جس میں NPC سے ماخوذ گلوومیرولی اورگردوںنلیاں اور UBderived جمع کرنے والی نالیاں آپس میں جڑی ہوئی ہیں [12] (تصویر 2e، f)۔ جب میں ٹرانسپلانٹ کیا جاتا ہے۔گردوںimmunodefcient چوہوں کی subcapsular جگہ، یہ hiPSC سے ماخوذگردہمیزبان چوہوں کی خون کی نالیوں میں ضم شدہ آرگنائڈز (تصویر 2g–i)۔
کی تخلیق نو کے حوالے سےگردہایسے اعضاء جن میں پیشاب کی نالی ہوتی ہے، تجرباتی جانوروں کے جسم کو استعمال کرنے کے طریقے، جیسے انٹر اسپیسیس بلاسٹوسسٹ کی تکمیل [23] اور آرگنجینک طاق طریقہ [24]، کی تحقیق کی گئی ہے۔ Goto et al. جنگلی قسم کے ایم ای ایس سی کو اینفریک سیل 1 (−/-) چوہوں کے بلاسٹوسٹس میں انجکشن لگایا اور ماؤس کو ایک دوسرے سے الگ کرنے میں کامیاب ہو گیا۔گردےمیزبان چوہے میں [23]۔ Fujimoto et al. سیل ٹرانسپلانٹیشن کا طریقہ تیار کیا جس کے ذریعے hiPSC سے ماخوذ NPCs کو سیل میں ٹرانسپلانٹ کیا گیا۔گردہبچہ دانی میں ماؤس ایمبریوز کا ڈویلپمنٹ ایریا (یعنی آرگنجینک طاق)، جس میں ٹرانسپلانٹ اور میزبان NPCs نے مل کر chimeric cap mesenchyme میں حصہ ڈالا، جو میزبان ماؤس UB [24] سے منسلک تھا۔ تاہم، جبکہ ایم ایم نے گلوومیرولی حاصل کیا اورریناl tubule انجکشن شدہ PSCs یا NPCs سے اخذ کیے گئے تھے، بقیہ گردے کے اجزاء کے خلیوں کی اقسام، جیسے UB سے حاصل شدہ جمع کرنے والی نالیوں اور نچلے پیشاب کی نالی اور عروقی خلیات، ان دو حکمت عملیوں میں میزبان جانوروں سے تھے۔
بیماری کی ماڈلنگآئی پی ایس سی ٹکنالوجی نے وٹرو بیماری کے ماڈل بنانا ممکن بنایا ہے، جس میں مریض کے سومیٹک خلیوں سے اخذ کردہ بیماری سے متعلق مخصوص hiPSCs یا صحت مند عطیہ دہندگان سے حاصل کردہ hiPSCs میں کارآمد جینوں میں ترمیم کرکے بیماری کے فینوٹائپس کی نقل کرنے کے لیے زخمی خلیوں کی اقسام میں فرق کیا جاتا ہے۔ ] (تصویر 3a)۔ Freedman et al کی طرف سے پہلے کام. آٹوسومل ڈومیننٹ پولی سسٹک والے مریضوں سے ہائی پی ایس سی تیار کیے۔گردے کی بیماری(ADPKD)، جو PKD1 جین میں تغیرات کی وجہ سے ہوتا ہے، اور پتہ چلا کہ hiPSCs اور ان کے مختلف خلیات نے پولی سسٹین 2 کی کمی کو ظاہر کیا، ایک نئے طریقہ کار کو واضح کرتے ہوئے جس میں PKD1 جین کے ذریعے انکوڈ شدہ پولی سسٹین 1 پولی سسٹین 2 کے اظہار کو منظم کرتا ہے [25]۔ ہمارے گروپ نے ADPKD مریضوں سے hiPSCs تیار کیے، جن میں intracranial aneurysms کے ساتھ پیچیدگیاں بھی شامل ہیں، اور اس بات کی تصدیق کی کہ hiPSCs سے مختلف عروقی خلیات نے تبدیل شدہ انٹرا سیلولر کیلشیم ہینڈلنگ اور ایکسٹرا سیلولر میٹرکس سے متعلق جینوں کا اظہار ظاہر کیا، جو ADPscular ماڈل کے ساتھ مطابقت رکھتا ہے۔گردوںADPKD مریضوں سے حاصل کردہ سسٹ سیلز [26]۔
hiPSCs سے نیفران آرگنائڈز کی نسل میں حالیہ پیشرفت نے ماڈلنگ کو قابل بنایا ہے۔گردہعوارض، جیسے نیفرونوفتھیسس [27]، پیدائشی نیفروٹک سنڈروم [28] اور آٹوسومل ریسیسیو پولی سسٹکگردے کی بیماری(ARPKD) [29]۔گردوںنیفرون آرگنائڈز کا استعمال کرتے ہوئے ADPKD کے سسٹ ماڈل جین میں ترمیم شدہ ہوموزائگس PKD1/2-میوٹنٹ ایچ ای ایس سی [30] سے تیار کیے گئے ہیں۔ تاہم، ان ماڈلز نے دوبارہ بیان نہیں کیا۔گردوںADPKD میں دیکھے جانے والے سسٹ فینوٹائپس ADPKD مریض سے ماخوذ یا جین میں ترمیم شدہ heterozygous PKD1-میوٹنٹ hiPSCs کا استعمال کرتے وقت۔ اس کے برعکس، ہم نے حال ہی میں ADPKD مریض سے اخذ کردہ اور جین میں ترمیم شدہ heterozygous اور homozygous دونوں سے نیفران آرگنائڈز تیار کیے ہیں۔
تصویر 3 بیماری سے متعلق hiPSCs کا استعمال کرتے ہوئے ADPKD کی ماڈلنگ۔ ADPKD کے لیے ایک اسکیمیٹک ظاہر کرنے والی بیماری کی ماڈلنگ ریسرچ۔ بیماری سے متعلق مخصوص hiPSCs ADPKD مریضوں کے سومیٹک خلیوں کو دوبارہ پروگرام کرکے یا صحت مند عطیہ دہندگان سے حاصل کردہ hiPSCs میں PKD1/2 جین ایڈیٹنگ کرکے حاصل کیے جاتے ہیں۔ بیماری کے ماڈلز کو ADPKD-specifc hiPSCs میں فرق کرکے تیار کیا جاتا ہے۔گردوںپیتھولوجک تجزیہ اور منشیات کی دریافت کے لئے ٹشوز۔ b جنگلی قسم اور جین میں ترمیم شدہ PKD1-میوٹنٹ hiPSC سے ماخوذ کی نمائندہ روشن فیلڈ تصاویرگردہforskolin علاج کے 7 دن کے بعد organoids. c کے سسٹک علاقوں کی مقدارگردہ(b) میں organoids ڈیٹا کو تین آزاد تجربوں سے اوسط ±SE کے طور پر دکھایا جاتا ہے جس میں ہر ایک میں چار نقلیں ہوتی ہیں۔ **p<0.005 and=""><0.001 by="" one-way="" anova="" and="" bonferroni's="" method.="" d="" representative="" bright-feld="" images="" of="" normal="" subject-="" and="" adpkd="" patient-derived="">گردہforskolin علاج کے 7 دن کے بعد organoids. e مریض سے ماخوذ کی نمائندہ روشن فیلڈ تصاویرگردہفورسکولین کی موجودگی میں CFTR inhibitor 172 (100 μM) یا everolimus (10 μM) کے ساتھ علاج کے 7 دن کے بعد organoids۔ اسکیل بارز، 300 μm in (b)، (d، right) اور (e) اور 500 μm in (d، بائیں)۔ Shimizu et al سے اخذ کردہ۔ [31]
دوبارہ پیدا کرنے کے لیے PKD1-میوٹنٹ hiPSCsگردوںسکولن کے علاج کے لیے سسٹ لیجنز [31]۔ قابل غور، ہم نے اس کی تصدیق کی۔گردوںسسٹ تینوں hiPSC اقسام (تصویر 3b-d) سے بن سکتے ہیں۔ ان رینل سسٹوں نے ADPKD میں سسٹ کی تشکیل کو روکنے کے لیے جانی جانے والی کچھ دوائیوں کا جواب دیا، جیسے ریپامائسن (mTOR) کا ممالیہ ہدف، جس سے یہ ظاہر ہوتا ہے کہ ان ماڈلز کو منشیات کے مرکبات کی اسکریننگ کے لیے استعمال کیا جا سکتا ہےگردوںسسٹ کی تشکیل [31] (تصویر 3e)۔ ہم فی الحال ADPKD کے لیے علاج معالجے کی دریافت کے لیے سسٹ ماڈلز میں ترمیم کر کے ہائی تھرو پٹ کیمیکل اسکریننگ سسٹم قائم کر رہے ہیں۔
گردے کی بیماریوں کی پیچیدگیوں کو حل کرنا دائمی کے ساتھ منسلک اہم پیچیدگیوںگردے کی بیماری(CKD) شامل ہیں۔گردوںخون کی کمی کی وجہ سے ہیماٹوپوائٹک ہارمون اریتھروپوئٹین (EPO) کی ناکافی پیداوار کی وجہ سےگردے. اگرچہگردوںخون کی کمی کا کامیابی کے ساتھ دوبارہ پیدا ہونے والے انسانی EPO ایجنٹوں کے وقفے وقفے سے علاج کیا گیا ہے، مزید جسمانی علاج کی ضرورت ہے۔ اس بات پر غور کرتے ہوئے کہ EPO جگر کے ذریعے برانن مراحل پر بھی تیار ہوتا ہے یا بالغوں میں بھی شدید خون کی کمی کی صورت میں، ہم نے پہلے سے اطلاع دی گئی ہیپاٹک ڈیفرینشیا پروٹوکول میں ترمیم کی اور hiPSCs (hiPSC-EPO خلیات) سے EPO پیدا کرنے والے خلیات پیدا کرنے میں کامیابی حاصل کی۔ ] (تصویر 4a)۔ یہ hiPSC-EPO خلیے ہائپوکسک محرکات کے جواب میں EPO کی پیداوار کو اپ گریڈ کرتے ہیں، جو ان کے vivo ہم منصبوں کی نقل کرتے ہیں (تصویر 4b، c)۔ کلچر سپرنٹنٹ میں موجود EPO پروٹین نے انسانی ہیماٹوپوئٹک پروجینٹرز (تصویر 4d) کا استعمال کرتے ہوئے کالونی بنانے والے پرکھ کی بنیاد پر erythroid نسبوں پر تفریق کو فروغ دینے والے اثرات دکھائے۔ مزید برآں، یہ hiPSC-EPO خلیات بہتر ہوئے۔گردوںایڈنائن ایڈمنسٹریشن (تصویر 4e) کے ذریعہ ماؤس ماڈلز میں ٹرانسپلانٹیشن کے بعد 7 ماہ تک خون کی کمی۔ اس طرح، hiPSC-EPO خلیات کو نئی دوائیں دریافت کرنے اور گردوں کی خون کی کمی کے خلاف سیل علاج تیار کرنے کے لیے استعمال کیا جا سکتا ہے [32]۔
سیل تھراپیhiPSC سے ماخوذ برانن کا استعمال کرتے ہوئے سیل تھراپی کی طرف تحقیقگردہprogenitors انجام دیا گیا ہے. کے خلاف ان کے علاج کی صلاحیت کو جانچنے کی کوشش میںگردے کی بیماریوں، ہم نے NPC کی طرح ٹرانسپلانٹ کیا۔گردوںایکیوٹ کے ذیلی کیپسول میں ہمارے تفریق کے طریقہ کار کے ساتھ hiPSCs سے پیدا ہونے والے پروجینٹرزگردے کی چوٹ(AKI) ماؤس ماڈلز جو اسکیمیا/ریپرفیوژن انجری سے متاثر ہوئے، ٹرانسپلانٹیشن کی تلاش نے میزبان چوہوں میں ine (Cre) کو نمایاں طور پر دبا دیا [33] (تصویر 5a)۔ مزید برآں، علاج نے AKI کی وجہ سے ہونے والے ہسٹولوجیکل نقصانات کو نمایاں طور پر کم کیا، جیسے نلی نما نیکروسس (تصویر 5b)۔ خاص طور پر، بیچوالا فبروسس، جو دائمی بیماری میں بڑھنے کی عکاسی کرتا ہے، کو بھی نمایاں طور پر روکا گیا تھا۔ ٹرانسپلانٹڈ پروجینٹرز نے میزبان میں ضم کیے بغیر AKI کو بہتر کیا۔گردہٹشوز، جو اس بات کی نشاندہی کرتے ہیں کہ hiPSC سے ماخوذ renotrophic عوامل کے ذریعے paracrine اثراتگردوںپروجینٹرز علاج کے فوائد کی بنیادی وجہ ہیں۔ ان عوامل کو واضح کرنا سیل تھراپی کے ساتھ ساتھ AKI [33، 34] کے خلاف نئی دوائیں تیار کرنے میں معاون ثابت ہوگا۔
Imberti et al. hiPSC سے ماخوذ کا استعمال کرتے ہوئے سیل تھراپی کے علاج کے فوائد کی بھی اطلاع دی۔گردوںسسپلٹین حوصلہ افزائی AKI ماؤس ماڈل کے خلاف پروجینٹرز [35]۔ انہوں نے hiPSC سے ماخوذ NPC جیسا انجیکشن لگایاگردوںپروجینٹرز اپنے پروٹوکول کے ساتھ AKI ماؤس ماڈلز میں دم کی رگ کے ذریعے تیار کرتے ہیں۔ اس ٹرانسپلانٹیشن تھراپی نے AKI کو بھی نمایاں طور پر بہتر کیا، جیسا کہ BUN کی سطح میں کمی اور ہسٹولوجیکل فائنڈنگز کا ثبوت ہے۔ اگرچہ تفریق پروٹوکول پیدا کرنے کے لئےگردوںپروجینٹرز اور AKI ماؤس کے ماڈلز مختلف تھے، پہلی بار ان دو رپورٹوں نے hiPSC سے ماخوذ رینل پروجینٹرز کا استعمال کرتے ہوئے سیل تھراپی کے ممکنہ علاج معالجے کا مظاہرہ کیا۔گردے کی بیماریوں.
نتیجہ اور مستقبل کا تناظر جنین کی نسل میں کافی ترقیگردہپروجینٹرز اورگردہhPSCs سے ٹشوز بنائے گئے ہیں۔ تاہم، کلینیکل ایپلی کیشن سے پہلے قابو پانے میں رکاوٹیں موجود ہیں. کی تعمیر نو کے حوالے سےگردہ، بڑی کی نسلگردہٹشوز اورگردوںpelvis- اور ureter کی طرح کی ساخت، جس میں جمع کرنے والی نالیوں کو جمع کیا جاتا ہے، حاصل نہیں کیا گیا ہے. اس کے علاوہ، hiPSC سے ماخوذ کے انضمامگردہبڑے برتنوں کے لیے ڈھانچے کی ضرورت ہے۔ hiPSC سے ماخوذ کا استعمال کرتے ہوئے سیل تھراپیگردوںپروجینٹرز کو بھی CKD ماڈلز کے ساتھ جانچا جانا چاہئے۔ آخر میں، کچھ کے لیے hiPSC پر مبنی ماڈلز تیار کیے گئے ہیں۔گردے کی بیماریوںبشمول ADPKD، اور امیدوار کے خلاف منشیات کے مرکبات کی شناختگردے کی بیماریوںمتوقع ہے.
تصویر 4 EPO پیدا کرنے والے خلیات اور سیل تھراپی کے خلاف تفریقگردوںخون کی کمی EPO (سبز) اور AFP (سرخ) کے لیے hiPSC سے ماخوذ EPO پیدا کرنے والے خلیات (hiPSC-EPO خلیات) کی امیونوسٹیننگ۔ b وقتی کورس EPO mRNA اظہار (بائیں) اور پروٹین کے سراو (دائیں) کا تجزیہ hiPSC-EPO خلیات کی طرف سے کم (1 فیصد) اور عام آکسیجن (21 فیصد) حالات میں مہذب۔ EPO mRNA اظہار اور پروٹین کے سراو کا تجزیہ بالترتیب qRT-PCR اور ELISA نے کیا۔ c EPO mRNA اظہار (بائیں) اور HepG2 خلیات اور hiPSC-EPO خلیات میں پروٹین کے سراو (دائیں) پر PHD روکنے والوں کے اثرات۔ d میتھائل سیلولوز پر مبنی سیمی سولڈ میڈیم کا استعمال کرتے ہوئے کلونجینک ہیماٹوپوائٹک پروجینیٹر اسیس میں ریکومبیننٹ ہیومن EPO (rhEPO؛ اوپری) اور hiPSC-EPO پروٹین (نچلے) کے ذریعہ پھٹنے والی یونٹ-اریتھرایڈ (BFU-E) کی نمائندہ تصاویر۔ ای ہیماٹوکریٹ کی اقدار کا اندازہ 28 ہفتوں تک hiPSC-EPO خلیوں کی ایڈنائن-حوصلہ افزائی میں ٹرانسپلانٹیشن کے بعد کیا گیا۔گردوںانیمیا امیونوڈیفائنٹ چوہوں (NOD. CB17-Prkdcscid/J چوہوں)۔ سرمئی سایہ دار علاقہ عام ہیماٹوکریٹ کی حدود کی نشاندہی کرتا ہے۔ اسکیل بارز، (a) میں 40 μm اور (d) میں 200 μm۔ Hitomi et al سے اخذ کردہ۔ [32]
اعترافات مصنف سی آئی آر اے، کیوٹو یونیورسٹی کے تمام ممبران کا شکریہ ادا کرنا چاہیں گے، خاص طور پر ڈاکٹر پیٹر کاراگیانیس کا مخطوطہ کو تنقیدی طور پر پڑھنے اور اس پر نظر ثانی کرنے کے لیے اور محترمہ مساکی اوچیوڈا کا تصویر کشی کے لیے، اور ان مصنفین سے معذرت خواہ ہیں جن کے مطالعے کا حوالہ نہیں دیا جا سکا۔ خلائی حدود مصنف کی تحقیق کو جاپان ایجنسی فار میڈیکل ریسرچ اینڈ ڈیولپمنٹ (AMED) نے اپنی تحقیقی گرانٹ "کور سینٹر فار آئی پی ایس سیل ریسرچ، ٹیکنولوجیکل ڈیولپمنٹ اور دی ایکسلریشن پروگرام فار انٹریکٹیبل ڈیزیز ریسرچ کے ذریعے بیماری سے متعلق مخصوص آئی پی ایس سیلز، ریسرچ کا استعمال کرتے ہوئے سپورٹ کیا ہے۔ سنٹر نیٹ ورک فار ری جنریٹیو میڈیسن کی وصولی"۔
اخلاقی معیارات کی تعمیل
مفادات کا تصادمKO iPS Portal, Inc. کے سائنٹیفک ایڈوائزری بورڈز کے بغیر تنخواہ کے بانی اور ممبر ہیں اور RegeNephro Co., Ltd کے بانی اور چیف سائنٹیفک ایڈوائزر ہیں۔انسانی اور جانوروں کے حقوقآئی پی ایس سی کے ساتھ تمام تجربات کو ادارہ جاتی اخلاقیات کمیٹیوں نے منظور کیا تھا اور اداروں کے رہنما خطوط اور ہیلسنکی کے اعلامیہ کے مطابق کیا گیا تھا۔ جانوروں کے تمام تجربات کو ادارہ جاتی جانوروں کی تجرباتی کمیٹیوں کے ذریعہ منظور کیا گیا تھا اور ادارہ جاتی رہنما خطوط کے مطابق کیا گیا تھا۔باخبر رضامندی۔باخبر رضامندی ان تمام افراد سے حاصل کی گئی تھی جن کے iPSCs کو مطالعات میں استعمال کیا گیا تھا۔
رسائی کھولیں۔یہ مضمون تخلیقی العام انتساب 4 کے تحت لائسنس یافتہ ہے اور ذریعہ، Creative Commons لائسنس کا لنک فراہم کریں، اور اس بات کی نشاندہی کریں کہ آیا تبدیلیاں کی گئی ہیں۔ اس آرٹیکل میں موجود تصاویر یا دیگر فریق ثالث کا مواد آرٹیکل کے تخلیقی العام لائسنس میں شامل کیا گیا ہے، جب تک کہ مواد کو کریڈٹ لائن میں دوسری صورت میں اشارہ نہ کیا جائے۔ اگر مواد آرٹیکل کے تخلیقی العام لائسنس میں شامل نہیں ہے اور آپ کے مطلوبہ استعمال کی قانونی ضابطے کے ذریعے اجازت نہیں ہے یا اجازت شدہ استعمال سے زیادہ ہے، تو آپ کو کاپی رائٹ ہولڈر سے براہ راست اجازت حاصل کرنے کی ضرورت ہوگی۔ اس لائسنس کی کاپی دیکھنے کے لیے۔
