足细胞损伤是多种肾小球疾病的核心病理机制，然而传统体外模型在模拟足细胞三维微环境及成熟表型方面存在明显局限。近日，美国西奈山伊坎医学院肾脏病学部 Kristin Meliambro 教授团队 在 《Nephrology Dialysis Transplantation》 上发表综述，系统整合了肾脏类器官在足细胞病研究中的最新进展。

区别于既往以肾小管为主的类器官综述，该文聚焦足细胞损伤建模，涵盖药物诱导损伤、遗传性肾病、复杂肾小球疾病及自身免疫性足细胞病等多个维度，并在此基础上评价了当前模型的优势与不足，提出了提升类器官保真度、成熟度和功能整合性的关键方向，为肾脏精准医学研究提供了重要参考。

表1. 足细胞病研究中不同体外系统的比较，涵盖永生化足细胞系、原代足细胞培养、干细胞来源足细胞及肾脏类器官。

图1. 肾脏类器官与体内肾小球结构对比示意图。

肾脏类器官最早被用于复现已知的肾小球损伤模型。Zhou et al在类器官中成功重现了嘌呤霉素氨基核苷（PAN）引起的足细胞损伤，观察到nephrin、podocin和synaptopodin的表达均出现下调，并进一步证明TRPC5抑制剂AC1903能够有效改善上述变化。Nguyen et al的研究则证实了PAN所造成的足细胞损伤具有剂量依赖性。此外，脂多糖诱导（LPS）的足细胞损伤还伴随着促炎因子释放和氧化应激通路的激活，而甲泼尼龙可部分减轻这些损伤效应。

其他研究利用肾脏类器官来研究临床相关药物的时间进程和肾毒性潜力。以阿霉素为例，该化疗药物在啮齿类中可稳定诱发FSGS，但在人类中致病程度较低。为明确其对足细胞的直接毒性，多项研究在类器官中进行了系统验证。Hale et al发现低剂量阿霉素即可导致MAFB丢失、caspase 3激活及肾小球体积缩小；Kumar et al进一步证实微型类器官中足细胞TUNEL阳性，NPHS1与SYNPO表达降低；Bajaj et al证明阿霉素选择性损伤肾小球而不影响肾小管标志物；Dilz et al则通过多维度量化确认了上述效应。这些研究共同表明，肾脏类器官能以生理相关方式有效评估药物的足细胞毒性。

肾脏类器官已成为研究遗传性肾小球疾病的重要平台。Tanigawa et al针对NPHS1基因，利用患者来源诱导多功能干细胞（iPSC）揭示了不同突变类型的差异化表型：错义突变（E725D）导致nephrin虽能表达，但无法正常定位至足细胞膜表面；截断突变则使nephrin完全无法被检测到，而基因校正可逆转上述缺陷。Hale et al在携带NPHS1复合杂合突变的类器官中进一步证实nephrin与podocin蛋白水平均降低。Dorison et al则针对NPHS2突变，展现了变异特异性的podocin表达减少、运输障碍及与nephrin相互作用异常。此外，Freedman et al发现PODXL功能丧失突变可在类器官中诱导显著的足细胞结构与分子缺陷，与后续关于罕见家族中突变PODXL相关FSGS的报告一致。

类器官在法布里病和Alport综合征（AS）的建模中也展现出重要价值。在法布里病方面，Kim et al利用CRISPR编辑的GLA突变类器官重现了足细胞中三己糖酰基鞘脂醇（Gb3）积聚、氧化应激及凋亡等特征，且酶替代及抗氧化治疗可部分缓解。在Alport综合征方面，研究从建模优化逐步推进至治疗验证：Morais et al首先证实AS类器官虽基底膜不成熟但仍保留组装时序；Hirayama et al通过振荡培养获得更成熟的肾小球基底膜（GBM）结构，成功再现疾病特异性胶原缺陷，并证明化学伴侣4-苯基丁酸（4-PBA）可部分恢复错义突变类器官中Ⅴ型胶原α5链表达。在此基础上，Yabuuchi et al与Saei et al进一步探索外显子跳跃和剪接调控等基因治疗策略，体外均实现了COL4A5表达的部分恢复，支持了肾脏类器官系统用于评估遗传性肾小球疾病基因治疗效用的潜力。 

对于致病机制尚存争议的INF2突变，Subramanian et al联合肾脏类器官、小鼠模型和原代培养体系，证明其通过功能获得效应驱动足细胞损伤。类器官中表现为nephrin核周错位、线粒体结构异常及细胞-基质粘附减弱，且在PAN刺激后进一步加剧，与小鼠模型中的发现一致，体现了类器官在解析突变致病机制中的整合价值。

肾脏类器官为研究需要“二次打击”的复杂遗传风险因素提供了理想系统。APOL1高风险变异是典型范例：该基因在小鼠中不表达，长期限制体内研究。Liu et al利用CRISPR-Cas9构建了首个APOL1 G1类器官模型，单细胞转录组分析揭示IFN-γ可诱导APOL1表达，但仅在G1背景联合内质网应激后才出现明显细胞应激与去分化。Chun et al与Song et al进一步阐明了脂滴积聚、氧化磷酸化下降及线粒体功能障碍等下游机制。在治疗层面，Nystrom et al证明JAK1/2抑制剂巴瑞替尼可阻断该信号轴、保护足细胞活力；Juliar et al则将视角拓展至内皮，发现IFN-γ可提前于足细胞损伤启动内皮焦亡与网络崩解，而JAK/STAT抑制剂可阻断上述过程。

COVID-19新冠疫情期间，肾脏类器官被迅速用于探究SARS-CoV-2是否能直接感染足细胞。Helms et al报告足细胞仅被最低限度感染，可能与ACE2低表达有关；而Jansen et al与Garreta et al则提供了直接感染证据，并发现促纤维化通路激活可能增加远期慢性肾病风险。Garreta et al进一步证明高糖环境可上调ACE2表达并重编程足细胞代谢，为糖尿病患者中观察到的COVID-19相关肾脏并发症高发提供了机制解释。这些研究体现了肾脏类器官在公共卫生危机中快速响应、机制性解析复杂疾病的能力。  

肾脏类器官还被用于模拟慢性代谢性疾病背景下的肾小球损伤。Garreta et al首次将类器官暴露于振荡高糖条件，成功诱导出细胞外基质沉积、胶原与纤连蛋白上调及线粒体损伤等早期糖尿病肾病特征。Veloso Pereira et al则从衰老角度切入，证明急性足细胞损伤可启动CDKN2A等衰老相关基因表达，驱动肾小球老化进程。这些研究提示，肾脏类器官具备整合多重应激源模拟慢性全身性疾病的潜力，但能否稳定再现体内肾小球损伤特征仍需进一步验证。

在此期间，动物研究可能从主要的证据基础，逐步演变为校准NAMs预测性能的参考系统，最终成为仅在必要时使用的补充信息。在自身免疫性足细胞病这一新兴领域，Gupta et al利用肾脏类器官建立了原发性FSGS（pFSGS）循环致病因子的功能读数平台。研究发现，pFSGS患者血浆可直接诱导类器官足细胞出现凋亡、损伤标志物上调、基质沉积增加及炎症因子分泌增强。值得注意的是，无论是移植后复发FSGS还是pFSGS患者，其血浆均可诱发类器官足细胞损伤，而后者经血浆置换后即丧失诱导类器官足细胞损伤的能力，这与临床观察高度一致，进一步验证了该模型的转化应用价值。

图2. 已发表的肾脏类器官应用于足细胞损伤建模研究示意图汇总。

早期类器官研究主要复现PAN、LPS及阿霉素等损伤因素对足细胞的毒性，为药物筛选提供了概念验证，但这些模型多依赖人工损伤条件，转化相关性尚不明确。随着分析方法与分化方案不断改进，人源化高通量肾毒性筛选平台已初具雏形，其临床价值仍待进一步验证。

相比之下，遗传性足细胞病是肾脏类器官最具优势的应用领域。通过患者来源iPSC与CRISPR基因编辑技术相结合，研究者已在单基因足细胞病、Alport综合征和法布里病中成功实现了可重复、可量化的疾病表型建模，并在此基础上测试了多种治疗策略。由于类器官内源性表达足细胞关键基因，其在机制解析方面具有天然优势。以APOL1特定风险变异型肾病（AMKD）相关研究为例，类器官不仅验证了内皮损伤假说，所揭示的信号通路更直接推动了巴瑞替尼进入2期临床试验，充分体现了类器官平台在转化效率和可扩展性方面相较传统动物模型的独特价值。

然而，类器官系统仍存在一些固有局限，在模拟糖尿病等全身性疾病以及衰老过程时尤为明显。由于缺乏循环免疫细胞、激素和代谢输入，加之血管网络发育不全，类器官尚无法模拟肾小球滤过功能，也难以研究血流动力学因素和肾小球内细胞间的相互串扰。不过，这些局限在某些领域亦可转化为优势。在自身免疫性足细胞病研究中，免疫系统的缺失使得研究者能够独立评估自身抗体和循环因子对足细胞的直接致病作用，Gupta et al已初步验证了这一思路的可行性。此外，类器官保留了nephrin等裂孔隔膜蛋白的表达，这一优势恰恰是永生化足细胞系所不具备的。

表2. 肾脏类器官在肾脏疾病（包括肾小球与非肾小球疾病）建模中的优势与局限概览。

针对上述局限，研究者正从多个方向探索改进策略。振荡培养有助于促进肾小球基底膜成熟，补充血管内皮生长因子可增强血管化程度，内皮细胞共培养与3D打印支架则能改善血管网络的形成，而微流控芯片可将生理剪切力引入培养体系。更为前沿的探索是，将肾单位祖细胞与输尿管芽祖细胞组合生成的肾脏“组装体”，在体内移植后不仅能够形成有功能的血管网络，还可展现出滤过与重吸收等初步的肾功能特征，为构建更高保真度的疾病模型开辟了新路径。

从更宏观的视角来看，肾脏类器官的战略价值已获得国际广泛认可。欧盟HCA|Organoid项目与美国国立卫生研究院标准化类器官建模中心正着力推进方法学的统一与规范，FDA现代化法案2.0亦从政策层面明确支持其作为动物模型的替代方案。随着技术不断迭代，肾脏类器官有望成为解析足细胞病机制、加速靶向疗法开发的核心工具，但从平台成熟走向临床转化，仍需经历严格的验证过程。

参考文献：

de Cos M, Zeghal M, Meliambro K. Modeling Podocytopathies with Kidney Organoids. Nephrol Dial Transplant. 2026 Apr 21:gfag091