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芯片上的肾小球:肾脏疾病体外模型的重大突破

摘要

‍ ‍  ‍  ‍  ‍  ‍体外肾小球模型的研究取得突破,有助于了解肾脏疾病的损伤机制,如何预防个别患者的肾脏损伤,以及…

        体外肾小球模型研究的突破有助于了解肾脏疾病的损伤机制,如何预防个别患者的肾脏损伤,以及监测疾病进展。

Glomerulus on a Chip: Major Breakthrough in Vitro Model in Kidney Disease

        肾脏的作用是不断过滤血液,清除体内的毒素。慢性肾病(CKD)等疾病的特点是执行这一基本功能的能力下降。CKD的发病率正在上升,超过140万人依靠透析或肾移植生存。开发新的治疗方法需要了解疾病发展的机制,但是直到现在科学家还不能精确地模拟肾脏过滤机制。

        在发表于《Nature Communications》上的一项具有里程碑意义的研究中,洛杉矶儿童医院(Children’s Hospital Los Angeles)的科学家展示了一种能够改变CKD等疾病研究进程的体外肾模型。

        肾脏含有一种叫做肾小球的特殊结构。每个肾小球内都有一个滤过屏障,由两层高度特化的细胞和一层膜组成,膜起着选择性过滤器的作用。当血液流经每一个肾小球时,毒素和小分子可以通过,而蛋白质和其他重要成分则保存在血液中。这项研究的共同高级作者Laura Perin博士和Stefano Da Sacco博士解释说:“在肾病患者中,这种过滤过程会被破坏。<但由于我们还没有一个良好的体外模型,我们仍然不知道CKD肾小球损伤的机制。

        Perin博士和Da Sacco博士与CHLA萨班研究所(Saban research Institute)医学博士Roger De Filippo一起,在戈法尔实验室(GOFARR Laboratory)进行泌尿学器官再生研究和细胞疗法的研究。这项研究的主要作者是CHLA博士后研究员Astgik Petrosyan。研究小组共同研究了肾小球的结构,以更好地理解它们过滤血液的能力是如何以及为什么会崩溃的。

        Da Sacco博士说:“肾脏研究领域的一个巨大挑战是试图在体外复制肾小球。尤其是肾小球滤过屏障是非常困难的重建在实验室使用标准技术

        目前实验中缺少的关键组件是一个选择性的过滤器,它允许适当的细胞间通信。Da Sacco博士和Perin博士开始以一种允许形成天然肾小球屏障的方式培养健康的肾细胞,就像在身体里一样。研究人员使用一种叫做“有机平板”的特殊的分隔容器,确实做到了这一点。

        研究结果

        肾小球一种模型肾小球,其功能与在真实肾脏中发现的肾小球几乎相同。他们称这个模型为“芯片上的肾小球”,该模型完全来自健康的人类肾脏组织

        在细胞的一边,研究人员添加液体,在另一边,他们收集被称为<'肾小球'显著。

        虽然在过去这似乎是一个遥远的目标,但萨科和佩林已经在他们的模型中重现和研究了这种疾病的状态。当研究人员添加CKD患者的血清时,他们发现肾小球表现出与临床观察到的损伤类型相同:蛋白质开始通过受损的滤过器渗漏。实验滤液中检测到的蛋白水平与患者临床滤液样本相匹配,相关性约为90%。

        这一突破为许多临床应用铺平了道路。在个性化医疗蓬勃发展的时代,这样一种制剂可以用来检测单个患者肾脏损伤的分子机制。然后,可以通过连续的血样监测疾病的进展。该模型也可用于临床试验前筛选新药。

        来源:Medindia

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