写的:
高级首席科学家、生物科学肾、心血管、肾和代谢,生物制药研发
生物科学高级主管,肾、生物制药研发
慢性肾脏疾病(CKD)是一种严重的,尚未得到充分认识进步的条件和高昂的公共卫生问题,影响全球近8.4亿人。1超过900万人感染慢性肾病已经发展到肾衰竭,需要透析或肾移植,预计到2040年,CKD成为世界第五死亡率的主要原因。2、3、4
通过观察一个完整的生理系统的复杂性,我们可以更好地理解障碍的疾病。肾脏是由大约20 - 40种不同的细胞类型,安排在一个复杂的体系结构矩阵。慢性肾病的特点是多个分子途径的参与,连接,和复杂的病理生理学,所有这些都有助于开发新的治疗这种情况的挑战。以前,研究人员将使用静态的,一个或两个细胞模型,增加临床实验的化合物,然后检查任何潜在的相互作用。然而,这些标准,non-fluidic 2 d细胞模型无法反映的3 d复杂性肾环境(包括微观流体流、剪切应力和细胞信号)。因此,结果并不总是一一表示在体内会发生什么。三维培养系统(如肾脏microphysiological系统或kidney-on-chips)提供了一个更现实的“实时”窗口在慢性肾病。肾脏microphysiological系统(MPS)允许不同的细胞培养,使细胞间的相互作用和信号调查健康和病变的肾脏。这可能更精确的识别和相关达到治疗目标,以及测试试用中的复合行为,进行药物筛选。
最近,我们提出了两种类型的kidney-on-chip模型,符合高肾脏生理和结构,在美国肾脏病学会2021年年会。他们的忠诚可以帮助揭示肾脏和潜在的内在病理生理学评估肾治疗的影响。
Glomerulus-on-a-chip
肾脏议员通常文化单一类型的细胞,有时相邻的第二个细胞类型,3 d平台上模拟生理条件。第一次与模仿合作,公司的增长和互动三种不同的细胞类型(肾小球内皮细胞(gec),诱导多能干细胞(hiPSC)派生的足细胞和系膜细胞(mc)),反映了肾脏的滤过屏障使用我们的研究glomerulus-on-a-chip技术。5分析利用转录组和高含量成像来阐明每个细胞类型对其邻国的影响。
初步调查结果显示,所有三个细胞类型相互证明相声micro-fluidic内环境,证明我们的tri-culture模型是一个高度的生理相关工具来研究健康肾小球功能。我们希望这将使更大的理解机制glomerulopathies和改进新疗法的资格。
Tubule-on-a-chip
第二个系统(tubule-on-a-chip)旨在研究近端小管上皮细胞的表型(PTECs)和肾小球内皮细胞(HGECs)生长在一个3 d vascularised小管模型和生长在一个静态涂/ noncoated模型。群管内衬上皮或内皮细胞种植在一个3 d频道,肾小管的微环境及其繁殖的重吸收和分泌功能。当生长在这个三维矩阵,这两个典型的健康的细胞类型显示特征在活的有机体内肾脏细胞——这是2 d系统相比,通常细胞病变的方式表现。6
Tubule-on-a-chip由管内衬上皮或内皮细胞生长在一个3 d频道
原位血管内皮细胞(左)和管状上皮细胞(右),彩色:核(蓝色),VeCAD(黄色),钠/钾atp酶(绿色),肌动蛋白(红色)
生物传感器也可以引入议员模型,不断衡量基因和蛋白质组学签名来响应特定的刺激。议员平台允许许多细胞类型和参数分析在“实时”这允许增加吞吐量数据生成,并提供更可翻译的结果和相关的患者比那些从先前的2 d模型。
今天,没有报告在体外细胞模型充分模仿肾功能。Patient-derived主要细胞是可取的造型疾病在实验室设置和测试潜在的候选药物。然而,这些细胞的科学家提出了挑战,包括有限的可用性,失去生理特征在文化,事实上,很难扩大他们所需的规模在体外化验。
许多研究人员感兴趣的是复制器官功能使用瀑样至少包括11种不同的细胞类型,需要完整的器官功能正常。虽然复制结构是不相同的器官,细胞的混合物产生相互作用类似于这种情况在活的有机体内。最终,我们希望多个肾脏component-on-a-chip生产设备可以连接在一起organ-on-a-chip。这将创建一个可翻译系统与整个人类肾脏高保真。
Kidney-on-chip技术有潜力提高和加速能力将科学转化为创新药物CKD患者。我们致力于CKD疗法带来了一场革命。创造更多的机会给不同的科学和临床学科间的知识共享,包括工程,生物物理学,生物学,我们将加强我们对CKD的理解,推动治疗肾脏疾病的新方法和技术。
