慢性肾脏疾病三维建模

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慢性肾脏疾病(慢性肾病)是一种严重的疾病, 病情进展和未被充分认识的公共卫生问题, 影响全球近8.4亿人.¹ 超过900万人生活在一起 慢性肾病 进展到肾衰竭, 需要透析或肾移植的, 到2040年, 慢性肾病预计将成为世界第五大死亡原因.^2,3,4

通过观察一个完整的生理系统的复杂性, 澳门第一赌城在线娱乐可以更好地了解疾病中的功能障碍, 这可能是改变慢性肾病治疗的关键. 肾脏很复杂, 由大约20-40种不同的细胞类型组成, 布置在一个精心设计的建筑矩阵中. 慢性肾病的特点是参与多种分子途径, 连接, 以及复杂的病理生理, 所有这些都为开发针对这种疾病的新疗法带来了挑战.

以前, 研究人员会使用静态, 一个或两个细胞模型, 添加研究化合物，然后检查任何潜在的相互作用. 然而, 这些标准, non-fluidic, 基于二维细胞的模型不能充分反映肾脏环境的三维复杂性(包括微流体流动), 剪应力和细胞信号传导). 因此，结果并不总是忠实地反映身体发生的事情.

三维培养系统(如.g., 肾脏微生理系统或肾脏芯片)提供了一个更现实的“实时”窗口，了解慢性肾病的发生情况. 肾脏微生理系统(MPS)允许不同类型的细胞共培养, 使细胞相互作用和信号传导能够在健康和患病肾脏中进行研究. 这开启了在识别和达到相关治疗靶点方面更精确的可能性, 以及测试实验性化合物的行为并进行药物筛选.

澳门第一赌城在线娱乐最近发表了一项研究，澳门第一赌城在线娱乐开发了新的肾脏MPS，将多种肾细胞类型结合在一起. 这种方法可以更好地反映健康和患病肾脏的功能, 能帮助澳门第一赌城在线娱乐研究影响慢性肾病的因素吗. 第一项研究发表于 先进的科学, 复制肾小球, 肾的重要结构，液体从血液中过滤到肾小管中.⁵ 第二项研究发表在 芯片实验室 这是肾近端小管的模型, 肾元的一部分，在这里有用的代谢物被重新吸收到血液中.⁶

两项研究都考察了这些新的MPS与现有肾脏疾病模型的比较, 表明现有的模型往往不能复制健康的肾脏功能，并且与严重的疾病状态更密切相关. 因此，这些新模型的保真度提高了，为肾脏生物学提供了更好的见解，更有可能揭示与慢性肾病治疗相关的有意义的病理生理变化.

Glomerulus-on-a-chip

肾脏MPS通常培养单一类型的细胞, 有时与第二种细胞相邻, 在3D平台上模拟生理条件. 与仿真公司合作., 澳门第一赌城在线娱乐创造了第一个肾小球MPS，结合了三种不同细胞类型(肾小球内皮细胞[GECs])的生长和相互作用。, 诱导多能干细胞(hiPSC)衍生的足细胞和系膜细胞(MCs)，它们共同代表肾脏的滤过屏障.⁵ 使用转录组学和高含量成像进行分析，以阐明每种细胞类型对其邻居的影响.

初步研究结果表明，这三种细胞类型在微流体环境中表现出相互间的串扰. 这表明三培养模型是研究健康肾小球功能的高度生理学相关工具. 澳门第一赌城在线娱乐希望这将有助于更好地理解肾小球疾病的机制，并提高新疗法的资格.

Tubule-on——一个芯片

第二个系统是由哈佛大学Wyss研究所的科学家设计的，用于研究在三维血管化小管模型中生长的近端小管上皮细胞(PTECs)和肾小球内皮细胞(hgec)，以便将它们与在静态包被/非包被模型中生长的细胞进行比较. 成组的内皮细胞或上皮细胞在三维通道中生长在一起, 再现肾小管的微环境及其重吸收和分泌功能. ⁶

MPS模型的好处之一是，它们还可以结合生物传感器，在响应特定刺激时连续测量遗传和蛋白质组特征. 由于MPS平台允许“实时”分析许多细胞类型和参数，因此可以提高数据生成方面的吞吐量, 并且提供的结果比从以前的2D模型中获得的结果更具可翻译性和相关性.

到目前为止还没有关于 在体外 细胞模型充分模拟肾脏功能. 患者来源的原代细胞对于在实验室环境中模拟疾病状态和测试潜在的候选药物是理想的. 然而, 这些细胞给科学家带来了挑战, 包括有限的可用性, 在培养过程中失去生理特征, 事实上，很难将它们扩展到所需的规模 在体外 化验.

最终, 澳门第一赌城在线娱乐希望多个肾脏组件芯片设备可以连接在一起，以生产一个完整的器官芯片. 这将创造一个独特的可翻译系统，具有对整个人体肾脏的高保真度.

肾脏芯片技术有可能增强和加速澳门第一赌城在线娱乐将科学转化为慢性肾病患者的创新药物的能力.  通过创造更多的机会在不同的科学和临床学科之间——包括工程学——分享专业知识, 生物物理学, 澳门第一赌城在线娱乐将加强对慢性肾病的理解，并推进治疗肾脏疾病的新方法和新技术.

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