Reproducción de la fisiopatología de la poliquistosis renal a partir de células iPS humanas

Los conductos colectores derivados de células iPS con la mutación del gen homocigoto PKD1 reaccionaron intensamente con la forskolina para formar quistes. Los conductos colectores derivados de células iPS con la mutación del gen heterocigoto PKD1, así como los derivados de células iPS de pacientes, formaron quistes, aunque parcialmente. Crédito: Profesor Ryuichi Nishinakamura

La investigación conjunta, dirigida por la Universidad de Kumamoto en Japón, ha reproducido con éxito la patogenia de la poliquistosis renal autosómica dominante (ADPKD) a partir de células iPS humanas in vitro. ADPKD es una enfermedad que causa múltiples quistes en ambos riñones y es la enfermedad renal hereditaria más común. Aunque previamente se han documentado quistes derivados de túbulos renales, esta es la primera inducción de quistes de túbulos colectores, lo que está más relacionado con la patogenia de la enfermedad. Los investigadores esperan que esto conduzca a una mejor comprensión de los estados de enfermedad y al desarrollo de nuevos métodos de tratamiento.

Se estima que la ADPKD afecta a 1 de cada 400-1000 personas. Aunque la mitad de los pacientes con ADPKD progresan hacia la insuficiencia renal a la edad de 60 años, los mecanismos subyacentes de la enfermedad no están claros y aún no se ha encontrado un tratamiento. La ADPKD es causada por mutaciones en los genes PKD y se desarrollará si una o ambas copias de los genes PKD, heredados del padre y de la madre, tienen mutaciones (mutaciones heterocigotas u homocigotas). Los genes PKD consisten en PKD1 y PKD2 y aproximadamente el 85 % de todos los pacientes con ADPKD tienen una mutación heterocigótica del gen PKD1. El 15% restante tiene una mutación heterocigota del gen PKD2. Aquellos con mutaciones heterocigotas del gen PKD1 tienen un pronóstico más severo, con aproximadamente la mitad desarrollando insuficiencia renal a la edad de 60 años debido a la progresión de los quistes renales. El mecanismo de ADPKD se ha estudiado principalmente en ratones. Sin embargo, los ratones con una mutación heterocigota en el gen PKD1 desarrollan pocos quistes renales, incluso en adultos, y los síntomas humanos no se reproducen.

Los riñones se desarrollan a través de las interacciones entre los dos precursores diferentes; progenitores de nefronas y yemas ureterales. Los progenitores de nefronas se diferencian en los túbulos renales que reabsorben sal y agua en la orina, y las yemas ureterales se diferencian en los conductos colectores que recogen la orina y reabsorben agua. Los quistes de ADPKD pueden originarse tanto en los túbulos renales como en los conductos colectores, pero los conductos colectores parecen ser su origen predominante. En 2014, Nishinakamura et al. informaron sobre un método para inducir túbulos renales a partir de células iPS humanas a través de células progenitoras de nefronas. Desde entonces, varios grupos de investigación han producido con éxito quistes derivados de túbulos renales a partir de células iPS que tenían una mutación homocigota del gen PKD1, pero aún no se han producido quistes derivados de túbulos colectores. Debido a que también se han formado quistes de túbulos renales a partir de células iPS normales sin mutación genética, no fue posible reproducir el estado de la enfermedad a partir de células iPS derivadas de pacientes con ADPKD que tenían la mutación heterocigota del gen PKD1. Sin embargo, el grupo de investigación del profesor Nishinakamura indujo conductos colectores de células iPS humanas a través de yemas ureterales en 2017, y desde entonces ha estado intentando reproducir quistes derivados de conductos colectores basándose en sus propios métodos.

• A : La vasopresina administrada a los túbulos renales derivados de células iPS con la mutación homocigota PKD1 no forma quistes. (Barra de escala: 200 m) Crédito: Profesor Ryuichi Nishinakamura
• La orina producida por los riñones pasa a través de los túbulos renales, se recoge en el conducto colector y se excreta del cuerpo. Crédito: Profesor Ryuichi Nishinakamura

Para reproducir los quistes de ADPKD, los investigadores utilizaron la tecnología de edición de genes CRISPR-Cas9 para crear células iPS mutantes tanto homocigotas como heterocigotas con el gen PKD1 y las indujeron a desarrollar células renales. túbulos. Después de la administración de un fármaco llamado forskolin, que activa un factor que exacerba los quistes de ADPKD, los quistes tubulares se reprodujeron como en informes anteriores. Sin embargo, también se formaron quistes leves a partir de los túbulos renales que no habían sido mutados genéticamente.

Cuando estas células iPS se indujeron en los conductos colectores y se trataron con forskolina, se formaron quistes a partir del conducto colector que tenía la mutación homocigota PKD1. . Por otro lado, los quistes no se formaron a partir de conductos colectores que no tenían mutaciones genéticas, lo que indica que su respuesta a la forskoline fue diferente a la de los túbulos renales. Cuando los investigadores comprobaron la expresión del receptor de la hormona antidiurética vasopresina, que actúa sobre el conducto colector, descubrieron que solo se expresaba en el conducto colector. Se sabe que la vasopresina exacerba los quistes de ADPKD de los conductos colectores, y cuando se administró a los conductos colectores inducidos y a los túbulos renales, se formaron quistes, aunque con baja frecuencia, solo en los conductos colectores con mutación homocigota PKD1. Además, los quistes se formaron parcialmente en los conductos colectores con la mutación heterocigota PKD1 después de la administración de forskoline. Cuando se usaron células iPS de un paciente con ADPKD con la mutación heterocigota PKD1 para inducir los conductos colectores, se formaron quistes de la misma manera. Según los investigadores, esta es la primera reproducción satisfactoria de la patología de la enfermedad de la PQRAD a partir de células iPS derivadas de pacientes.

«Este estudio muestra que el método de inducir conductos colectores a partir de células iPS puede ser un nuevo modelo de enfermedad para ADPKD», dijo el líder del estudio, el profesor Nishinakamura. «Al analizar estos quistes de los conductos colectores, que son similares a las condiciones clínicas reales, podemos encontrar mecanismos y desarrollar nuevos métodos terapéuticos que han sido difíciles de identificar hasta ahora. También esperamos que la replicación de quistes de células iPS derivadas de pacientes conduzca a investigaciones y tratamientos. para casos individuales».

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Los investigadores examinan el crecimiento de quistes en pacientes con poliquistosis renal. Más información: Shohei Kuraoka et al, PKD1-Dependent Renal Cystogenesis in Human Induced Pluripotent Stem Cell-Derived Ureter Bud/ Recolección de organoides de conductos, Revista de la Sociedad Estadounidense de Nefrología (2020). DOI: 10.1681/asn.2020030378 Información de la revista: Journal of the American Society of Nephrology

Proporcionado por la Universidad de Kumamoto Cita: Reproducción de la fisiopatología de la poliquistosis renal en humanos Células iPS (21 de agosto de 2020) recuperado el 31 de agosto de 2022 de https://medicalxpress.com/news/2020-08-pathophysiology-polycystic-kidney-disease-human.html Este documento está sujeto a derechos de autor. Aparte de cualquier trato justo con fines de estudio o investigación privados, ninguna parte puede reproducirse sin el permiso por escrito. El contenido se proporciona únicamente con fines informativos.