实验室生成的迷你肾脏有助于揭示糖尿病和COVID-19疾病之间的联系

两年来，世界各地数千名科学家和医生一直在努力了解COVID-19是如何发展的，以及它与其他类型疾病的关系。多项研究表明，糖尿病患者更有可能发展为严重的COVID-19，而因COVID-19住院的患者中有20%以上患有急性肾损伤。然而，到目前为止，还不清楚是什么因素导致了这种情况的发生。

现在，由加泰罗尼亚生物工程研究所(IBEC) ICREA研究教授努里亚·蒙特塞拉特(Nuria Montserrat)及其国际合作者领导的一个国际团队已经利用生物工程开发出了模拟糖尿病早期患者肾脏的迷你肾脏。

在这项国际合作中，研究人员首次提供了使用肾脏类器官来了解该器官糖尿病的早期阶段。为了证明ACE2受体在肾脏SARS-CoV-2感染中起着重要作用，该团队还使用了基因工程为迄今为止被描述为病毒门户的其他受体产生有缺陷的类器官。这项研究还利用患者的肾细胞，揭示了能量代谢在SARS-CoV-2感染中的作用，为确定治疗COVID-19的新治疗干预措施打开了大门。这项开创性的研究刚刚发表在杂志上细胞代谢．

糖尿病人的迷你肾脏对SARS-CoV-2有更多的入口

微型肾脏已经在实验室中从多能的人类干细胞中开发出来。为了重现糖尿病环境，研究人员将迷你肾脏置于培养条件下，从而产生与早期糖尿病患者肾脏相同的细胞特征和代谢变化的迷你肾脏。

利用基因编辑等不同的分子生物学技术，研究人员观察到，在糖尿病迷你肾脏中，ACE2受体的丰度决定了病毒感染的易感性，从而在糖尿病与迄今为止被描述为SARS-CoV-2感染决定因素的一种受体之间建立了因果关系。

该研究的第一合著者、加泰罗尼亚生物工程研究所的Elena Garreta说:“我们的糖尿病肾类器官模型使我们能够观察到具有更多ACE2受体的糖尿病迷你肾对病毒感染的易感性。”

“这是绝对有必要了解分子机制这是糖尿病和其他代谢合并症患者中更严重的COVID-19的基础。糖尿病肾类器官的开发是实验剖析代谢变化如何影响SARS-CoV-2感染的重要一步。数据再次证明，即使在共病的情况下，ACE2也是SARS-CoV-2的基本受体，”分子生物技术研究所的Josef Penninger说。

此外，利用最先进的技术，如RNA测序，研究人员发现糖尿病迷你肾具有代谢特征，可以解释为什么糖尿病迷你肾更容易感染。

糖尿病会增加患者细胞对SARS-CoV-2感染的易感性。

为了验证微型肾脏获得的结果是否也在原生器官中观察到，研究人员分析了糖尿病患者和非糖尿病患者的肾细胞。数据显示，糖尿病患者的肾细胞与迷你肾一样，具有更多的ACE2受体，感染SARS-CoV-2的几率更高。为了探究可能解释这些观察结果的机制，研究人员使用了一种可以调节细胞代谢状态的化合物，并发现这种治疗可以减少病毒感染。

“这一发现揭示了更严重的糖尿病患者背后的潜在机制。这项技术将提高我们研究病毒如何与人体不同器官相互作用的能力人体Karolinska学院的兼职教授、该研究的通讯作者之一Ali Mirazimi说。

“我们已经证明，SARS-CoV-2病毒能够直接感染从人体分离出来的近端小管细胞肾脏这糖尿病使得这些细胞更容易感染，”该研究的第一合著者梅根·斯坦尼弗说。