iPSC肾脏类器官+siRNA瞬时敲低：首次在人类模型中证实(P)RR对近端肾小管发育不可或缺
来源:华津生物微信公众号
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作者:华津生物
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发布时间 :2026-08-26
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荷兰伊拉斯姆斯大学利用人iPSC肾脏类器官，通过瞬时siRNA敲低研究(Pro)肾素受体在人类肾脏早期发育中的作用。在原条形成期或肾祖细胞诱导期敲低(P)RR，均特异性地损害近端小管发育（Villin 1⁺/LTL⁺区域减少），而足细胞/远端小管未受影响。早期敲低还下调HNF4A及LRP2/CUBN/SLC34A3等转运蛋白基因；祖细胞期敲低则影响结构成形而非分化基因表达。由于类器官缺乏血管紧张素原而无法形成功能性RAS，机制可能通过V-ATP酶/Wnt/β-catenin非经典通路介导。研究首次在人源模型中证明(P)RR对近端小管发育具有不可或缺的阶段依赖性功能，为先天性肾发育不全提供了潜在靶点。
近日，荷兰鹿特丹市伊拉斯姆斯大学Hui Lin团队在《Stem Cell Research & Therapy》（IF = 7.3）在线发表题为“Transient (Pro)renin receptor silencing disrupts proximal tubule development in human kidney organoids”的研究，旨在探究（Pro）肾素受体（简称为(P)RR）在人类肾脏早期发育中所扮演的角色。(P)RR 是一种多功能蛋白，过去曾被认为主要作为肾素和肾素前体的受体参与血压调节，但近年观点已发生转变，更多证据指向它是液泡型H⁺-ATP酶（V-ATP酶）的辅助亚基，并且在Wnt信号通路中发挥重要作用，而这两者在肾脏器官的形态发生中均不可或缺。然而，此前关于(P)RR在肾脏发育中的功能证据几乎全部来自小鼠模型，由于缺乏合适的人类研究体系，其在人类肾脏发育中的作用一直悬而未决。
为填补这一空白，研究团队采用了人类诱导多能干细胞（iPSC）衍生的肾脏类器官作为研究模型。这种类器官能够在体外模拟人类早期肾脏发育的关键阶段，且在转录组和组织形态上类似于孕12至13周的人类胎儿肾脏。研究者运用了一种精巧的瞬时基因沉默技术——通过核转染将小干扰RNA（siRNA）递送至分化中的细胞，从而在特定的发育时间窗口内短暂敲低(P)RR的表达，而不造成永久性基因改变。他们特意选取了两个关键时间点进行干预：一是在分化起始时的原条形成期（相当于胚胎早期体轴建立阶段），二是在肾祖细胞诱导期（即肾脏特有细胞系开始分化的阶段），以此观察不同发育阶段对(P)RR的需求差异。
实验结果显示，无论在哪个阶段敲低(P)RR，都会特异性地损害肾脏类器官中近端肾小管的发育，但足细胞和远端肾小管的形成却未受明显影响。具体而言，在原条形成期敲低(P)RR后，类器官体积明显缩小，近端肾小管标志物（如Villin 1和LTL）的阳性区域显著减少，同时伴随着间质细胞群的扩增以及纤维化相关基因（如FN1、COL1A1）的显著上调，提示早期(P)RR缺失引发的后果较为广泛。相比之下，在肾祖细胞诱导期再进行敲低，虽然同样导致近端肾小管形成障碍，但类器官整体大小、足细胞及远端肾小管均未见异常，纤维化标志物也无明显变化，说明这一阶段(P)RR的功能更为专一，主要局限于近端肾小管的建成。
进一步分析发现，在原条期敲低(P)RR不仅减少了结构标志物，还显著下调了近端肾小管分化成熟的关键调控基因——HNF4A，以及多个近端小管特异性转运蛋白基因（如LRP2、CUBN、SLC34A3），表明该时期的(P)RR缺失直接扰乱了近端肾小管的分化程序。而在肾祖细胞期敲低后，虽然LTL染色显示近端小管刷状缘结构减少，但这些分化相关基因的表达水平并未发生显著变化，提示该阶段(P)RR可能更多地影响近端小管结构的最终成形与成熟，而非早期命运决定。
图3. 分化原条阶段敲低(P)RR对肾脏类器官发育的影响
图4. 分化原条阶段敲低(P)RR损害肾脏类器官中近端肾小管的分化与成熟
图5. 肾祖细胞诱导期间敲低(P)RR对肾脏类器官发育的影响
图6. 肾祖细胞诱导期间敲低(P)RR影响近端肾小管形成，但未显著改变与近端肾小管分化成熟相关基因的表达
在机制探讨上，研究者特别指出，他们所采用的肾脏类器官虽然表达肾素和肾素前体，却因缺乏肝脏来源的血管紧张素原而无法形成有功能的经典肾素-血管紧张素系统（RAS）。因此，观察到的发育缺陷不太可能通过RAS通路介导，更可能归因于(P)RR作为V-ATP酶辅助亚基对Wnt/β-catenin信号通路的调控作用。这一推论与既往小鼠研究中(P)RR通过V-ATP酶而非RAS影响肾脏发育的结论高度一致，也进一步强化了(P)RR在人类肾脏发育中主要依赖于非经典通路的观点。
论文还坦诚讨论了该研究的若干局限，包括肾脏类器官本身仍处于相对不成熟阶段（缺乏血管化和免疫组分）、模型中缺少输尿管芽分支系统从而无法评估(P)RR在集合管发育中的作用，以及缺乏功能性RAS系统限制了研究其RAS依赖功能的可能。同时，作者也注意到一个看似矛盾的现象——在成人肾脏损伤模型中，(P)RR激活会促进纤维化，而抑制它则具有保护作用，但在本发育模型中早期(P)RR缺失反而诱发了纤维化。他们解释这可能是因为发育早期近端肾小管细胞丢失后，间质细胞代偿性扩增并分泌细胞外基质所致，是一种发育适应性的反应，而非传统意义上的病理纤维化。
总而言之，这项研究首次在人类iPSC来源的肾脏类器官模型中系统证明，(P)RR对于人类肾脏近端肾小管的正常发育具有不可或缺的作用，且其功能具有明确的发育阶段依赖性。这一发现不仅增进了我们对人类肾发育生物学的基础认识，也为理解先天性肾发育不全和肾发育不良等疾病的分子根源提供了新的线索，同时将(P)RR列为未来可能的遗传筛查或治疗干预靶点。
参考文献：
Lin, H., Li, S., Mullick, A.E. et al. Transient (Pro)renin receptor silencing disrupts proximal tubule development in human kidney organoids. Stem Cell Res Ther (2026). https://doi.org/10.1186/s13287-026-05248-2
