一组被称为Wnt通路的重要信号分子出现在多细胞生命进化的早期。40年来，科学家们一直在研究Wnt的作用，以了解它在发育和疾病中的复杂作用。在哺乳动物肾脏的发育过程中，来自Andy McMahon实验室的南加州大学干细胞科学家进行了两项互补研究，并于今天发表在《发育》杂志上，为Wnt信号在哺乳动物肾脏发育过程中的关键作用提供了新的见解。

　　“许多干细胞和祖细胞需要Wnt信号，肾脏是一个特别有趣的例子，因为信号水平可能会产生截然不同的结果，”通讯作者McMahon说，他是南加州大学凯克医学院干细胞生物学和再生医学和生物科学的W.M.凯克教长和大学教授。

　　这两项研究都集中在胚胎小鼠中形成肾脏过滤单位的祖细胞和干细胞，即肾单位。

　　“肾元祖细胞在人类出生时就停止存在了，”海伦娜·布加科夫(Helena Bugacov)说，她是这两项研究的第一作者，也是麦克马洪实验室的博士毕业生，目前在纽约西奈山伊坎医学院攻读医学博士学位。如果没有npc，出生后的肾脏就不能形成新的肾单位，因此一旦肾单位功能下降，就需要进行肾脏移植。然而，对于那些需要肾脏的人来说，根本没有足够的肾脏。因此，了解促进自我更新、分化和从祖细胞到肾单位的前体形成所需的信号，对于创造基于干细胞的人工肾脏至关重要。”

　　科学家们在实验室中分离并培养了肾元祖细胞(npc)，然后将它们暴露于不同数量的一种名为CHIR的化学物质中，这种化学物质会改变Wnt信号通路的活性。

　　为了探索Wnt通路的作用，研究人员专注于Wnt信号如何调节基因，这是一个由参与DNA结合的蛋白质介导的过程，以及除了在Wnt诱导的基因调节中发挥重要作用外，β -连环蛋白是细胞粘附过程的关键介质，该过程设计并将一种称为上皮的组织结合在一起。

　　为了研究这些Wnt通路成分的作用，Helena Bugacov开创了一种基因操纵npc的技术。

　　在第一项研究中，Bugacov及其同事应用基因修饰技术研究了对不同水平Wnt通路激活的反应。

　　科学家们发现，低水平的信号调节着NPC的自我更新，这对于生成形成小鼠肾脏的14000个肾单位所需的全部NPC至关重要。更高的水平启动NPCs向成熟肾细胞类型的分化。与McMahon实验室和其他人的早期研究一致，β -连环蛋白的水平决定了不同的鼻咽癌结果。

　　高水平Wnt信号诱导肾形成导致关键的细胞转变:分离的npc聚集并协同形成一个小的细胞簇，称为肾囊泡。每个肾小泡是单个肾元的前体。一百万个肾囊产生一百万个人体肾单位。

　　在第二项研究中，第一作者——博士后Bálint d

　　，医学博士和McMahon实验室的Bugacov——研究了Wnt信号通路如何指导NPC聚集形成凝聚簇，成为肾单位的前体。

　　dassar、Bugacov和他们的合著者发现，激活Wnt会促使npc相互粘附，从一个移动的、组织松散的细胞集合转变为一个固定的、组织有序的细胞组合，形成肾小泡。这个过程被称为间充质-上皮转化，是肾脏胚胎发育的标志，也是整个身体许多其他发育和疾病过程的标志。相反的过程，上皮-间质转化，是肿瘤转移过程中许多癌症从原发肿瘤向远处扩散的基础。

　　为了实现这种细胞聚集，使肾单位开始成形，β -连环蛋白将npc表面的粘附蛋白(称为钙粘蛋白)通过另一种蛋白质(α -连环蛋白)与细胞内的结构支架连接起来。

　　“自首次发现Wnt基因及其在哺乳动物中的发育作用以来，我们一直在研究Wnt信号通路，能够在这个实验室从事这些研究项目是我的荣幸。并且能够将发育生物学、干细胞科学和基因工程的力量结合起来，有朝一日为肾病患者提供更好的治疗选择。”

　　目前在匈牙利布达佩斯Semmelweis大学专攻泌尿外科的dsamir补充说:“由于Wnt信号通路在全身许多器官系统中发挥作用，我们的研究不仅对了解肾脏的发育很重要，而且对了解其他器官的发育也很重要。”此外，在麦克马洪实验室工作是我的荣幸，我很感激我在这条路上遇到的人。”

　　来自南加州大学的Bohdana-Myroslava Briantseva是这两项研究的合著者。此外，美国南加州大学的郭秋宇、Sunghyun Kim和Nils O. Lindstr?m是NPC自我更新和分化研究的共同作者。