ニワトリ胚の脳内移植による腎オルガノイドの効率的な血管新生

ヒト人工多能性幹細胞(hiPSC)由来の腎臓オルガノイドは、発生研究1,2,3,4、毒性スクリーニング^5,6、および疾患モデリング^{5,7,8,9,10,11,12,13}の可能性があることを示しています。.しかしながら、これらおよび最終的な臨床移植目的へのそれらの適用性は、血管網の欠如によって制限される。胚性腎臓の発生中、足細胞、メサンギウム細胞、および血管内皮細胞(EC)が相互作用して糸球体の複雑な構造を形成します。この相互作用がなければ、足細胞、糸球体基底膜(GBM)、およびECからなる糸球体濾過バリアは、適切に発達することができません^14,15,16。in vitroの腎臓オルガノイドにはいくつかのECが含まれていますが、これらは適切な血管網を形成できず、時間の経過とともに減少します¹⁷。したがって、オルガノイドが未熟なままであることは驚くべきことではありません。マウスにおける移植は、腎臓オルガノイドの血管新生および成熟を誘導する¹⁸、^19、20、21。残念ながら、これは労働集約的なプロセスであり、多数のオルガノイドの分析には適していません。

ニワトリ胚は、1世紀以上にわたって血管新生と発生の研究に使用されてきました²²。それらは容易にアクセスでき、低メンテナンスを必要とし、完全に機能する免疫システムを欠いており、卵殻23,24,25,26を開いた後に正常に発達する可能性があります。絨毛尿膜(CAM)へのオルガノイドの移植は、血管新生につながることが示されています²⁷。しかしながら、CAM上の移植期間、ならびに移植片の成熟レベルは、CAM形成によって制限され、それは胚の7日目まで完了する。そこで、最近、ニワトリ胚のセロム内移植により、腎臓オルガノイドを効率的に血管新生・成熟させる方法が開発されました²⁸。ニワトリ胚のセロミック腔は、1930年代から胚組織の分化に好ましい環境であることが知られている^29,30。それは胚発生の早い段階でアクセスすることができ、移植片の全方向への比較的無制限の拡大を可能にする。

この論文は、4日目のニワトリ胚のセロミック腔へのhiPSc由来腎臓オルガノイドの移植のためのプロトコルを概説します。この方法は、8日以内に血管新生を誘導し、オルガノイドの成熟を促進します。胚を犠牲にする前に蛍光標識された水晶体凝集素(LCA)を注入することで、共焦点顕微鏡によるオルガノイド内の灌流血管の可視化が可能になります。