Οι επιστήμονες στην Ιαπωνία έχουν βρει ένα «κλειδί σκελετού» για τη συγγενή έρευνα των νεφρικών νόσων. Χρησιμοποιώντας κύτταρα iPS που παράγονται από τα κύτταρα του δέρματος ενός ασθενούς με μετάλλαξη νεφρίνης, οι επιστήμονες του Πανεπιστημίου Kumamoto έχουν αναπτύξει με επιτυχία νεφρικό ιστό που εμφανίζει τα αρχικά στάδια της συγγενούς νεφροπάθειας. Η πρωτεΐνη νεφρίνη είναι ένα συστατικό της μεμβράνης διήθησης νεφρού, και οι ανωμαλίες αυτής της πρωτεΐνης βρίσκονται συνήθως σε άλλους τύπους νεφρικών νόσων.
Τα νεφρά φιλτράρουν και εκκενώνουν απόβλητα από το αίμα. Κατά τη διάρκεια αυτής της διαδικασίας, οι πρωτεΐνες στο αίμα εμποδίζονται να διαρρεύσουν στα ούρα. Η μεμβράνη που είναι υπεύθυνη για αυτή τη διήθηση είναι μέρος του σπειραματικού υποκυττάρου και η νεφρίνη είναι το κύριο συστατικό της. Εάν υπάρχει γενετική μετάλλαξη που επηρεάζει τη νεφρίνη, μια μεγάλη ποσότητα πρωτεΐνης στο αίμα μπορεί να διαρρεύσει στα ούρα, με αποτέλεσμα το συγγενές νεφρωσικό σύνδρομο. Η θεραπεία αυτού του συνδρόμου είναι ριζική και δύσκολη και η απουσία μιας τεχνικής για την τεχνητή αναπαραγωγή μίας μεταλλαγμένης μεμβράνης διήθησης υπήρξε εμπόδιο στην πρόοδο της έρευνας.
Το 2014, αυτή η ερευνητική ομάδα του Πανεπιστημίου Kumamoto πέτυχε το εξαιρετικά δύσκολο έργο της παραγωγής τεχνητού νεφρού ιστού in vitro από ανθρώπινα κύτταρα iPS – έναν παγκόσμιο πρώτο. Και το 2016, διαπίστωσαν ότι τα σπειραματικά υποκύτταρα που προέρχονται από κύτταρα iPS εκφράζουν έντονα νεφρίνη, ότι τα ανθρώπινα σπειράματα συνδέονται άμεσα με τα αιμοφόρα αγγεία του ποντικιού και ότι τα διεγερμένα υποκύτταρα συνεχίζουν να ωριμάζουν μετά από μεταμόσχευση σε ποντίκια. Με αυτή τη γνώση, εφάρμοσαν τις τεχνικές τους σε κύτταρα iPS που προέρχονταν από έναν μόνο ασθενή για το πιο πρόσφατο έργο τους.
Πρώτον, εγκατέστησαν κύτταρα iPS από τα κύτταρα του δέρματος ενός ασθενούς με συγγενές νεφρωσικό σύνδρομο που έχει μία μόνη μετάλλαξη νεφρίνης. Όταν προκάλεσαν νεφρικό ιστό από αυτά τα κύτταρα iPS in vitro, διαπίστωσαν ότι η νεφρίνη, η οποία θα έπρεπε να υπάρχει στην επιφάνεια του σπειραματικού ποδοκυττάρου, παρέμεινε μέσα στο κύτταρο και ότι δεν μπορούσε να αναπτυχθεί σχεδόν καθόλου πρόδρομος μεμβράνης διήθησης. Όταν η ωρίμανση των ποοκυττάρων πραγματοποιήθηκε με μεταμόσχευση σε ποντίκια, η νεφρίνη, η οποία τυπικά κινείται προς την πλευρά του αιμοφόρου αγγείου των κανονικών podocytes, παρέμεινε και πάλι εντός των κυττάρων που προέρχονται από τον ασθενή. Με άλλα λόγια, η αρχική παθολογία αυτής της συγγενούς νεφρικής νόσου επαναλήφθηκε από τα κύτταρα iPS που προέρχονται από τον άρρωστο ασθενή.
Περαιτέρω, όταν η μετάλλαξη νεφρίνης σε κύτταρα iPS προερχόμενα από τον ασθενή επισκευάστηκε και στη συνέχεια προκλήθηκε σε ιστό νεφρού, οι ανωμαλίες κανονικοποιήθηκαν. Με απλά λόγια, οι ερευνητές διαπίστωσαν ότι αυτή η μόνη μετάλλαξη είναι η αιτία της ασθένειας και έδειξε ότι θα μπορούσε ενδεχομένως να αντιμετωπιστεί με την αποκατάσταση της μετάλλαξης.