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“芯片上的腎小球”功能可媲美真正腎臟

來(lái)源: 科技日?qǐng)?bào)   日期:2019-08-15  責(zé)編: 環(huán)球科技網(wǎng) 
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    腎臟不斷地過(guò)濾血液并清除體內(nèi)毒素,而慢性腎病的病癥特點(diǎn)在于執(zhí)行該基本功能的能力降低?!蹲匀?middot;通信》雜志近日發(fā)表了一項(xiàng)具有里程碑意義的研究:美國(guó)科學(xué)家展示的一種體外腎臟模型,具有與真正的腎臟幾乎相同的功能,有望改變慢性腎病等疾病的研究過(guò)程。

  腎臟含有稱為腎小球的特殊結(jié)構(gòu)。每個(gè)腎小球是一個(gè)過(guò)濾屏障,由兩層高度特化的細(xì)胞層和一個(gè)充當(dāng)選擇性過(guò)濾器的膜組成。當(dāng)血液通過(guò)每個(gè)腎小球時(shí),毒素和小分子可以通過(guò),而蛋白質(zhì)和其他重要成分則保留在血液中。

  腎臟研究領(lǐng)域的一大挑戰(zhàn)就是在體外復(fù)制腎小球。使用標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)在實(shí)驗(yàn)室中很難重建腎小球過(guò)濾屏障。大多數(shù)已發(fā)表的研究在兩個(gè)細(xì)胞層之間使用人造膜,雖可交換液體,但細(xì)胞不能以與生物學(xué)相同的方式穿過(guò)該膜,這導(dǎo)致模型無(wú)法真正過(guò)濾。

  當(dāng)前實(shí)驗(yàn)中缺少的關(guān)鍵組件是具有選擇性的過(guò)濾器,允許適當(dāng)?shù)募?xì)胞間通信。洛杉磯兒童醫(yī)院開發(fā)的新模型以一種允許形成天然腎小球屏障的方式培養(yǎng)健康的腎細(xì)胞,就像在體內(nèi)一樣。腎小球模型的功能與真正的腎臟幾乎相同。研究人員稱,這種完全來(lái)自健康人體腎臟組織的模型為“芯片上的腎小球”。

  研究人員在細(xì)胞的一側(cè)添加液體,在另一側(cè)收集“腎小球”過(guò)濾后的濾液。在實(shí)驗(yàn)中,他們添加了健康個(gè)體的血清。在不使用人造過(guò)濾器的情況下,體外腎小球表現(xiàn)出人類腎臟的功能:蛋白質(zhì)保留在血清中,而較小的分子進(jìn)入濾液。

  當(dāng)添加慢性腎病患者的血清時(shí),研究人員發(fā)現(xiàn),體外腎小球模型在臨床上表現(xiàn)出相同類型的損傷:蛋白質(zhì)開始通過(guò)受損過(guò)濾器泄漏。在濾液中測(cè)得的蛋白質(zhì)水平匹配患者的臨床濾液樣品,相關(guān)性達(dá)90%左右。

  研究人員表示,該模型代表了目前體外腎臟研究標(biāo)準(zhǔn)的重大飛躍,為研究慢性腎病損傷的分子機(jī)制、更重要的是如何預(yù)防損傷打開了大門。該模型還可用于在人體臨床試驗(yàn)之前篩選新藥。

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