Gesundheit

Ein Sprung nach vorn in der Niere-Krankheit-Forschung: Wissenschaftler entwickeln bahnbrechende in-vitro-Modell

Nieren arbeiten ständig filter Blut und entfernen Sie Giftstoffe aus dem Körper. Bedingungen wie chronische Nierenerkrankung (CKD) sind gekennzeichnet durch eine reduzierte Fähigkeit zur Durchführung dieser essentiellen Funktion. CKD-Inzidenz wächst und mehr als 1,4 Millionen Menschen hängen an der Dialyse oder eine Nierentransplantation für das überleben. Entwicklung von neuen Behandlungen erfordert ein Verständnis der Mechanismen, die der progression der Krankheit, aber die Wissenschaftler noch nicht in der Lage gewesen, genau zu modellieren Niere-filtration , die in-vitro – bis jetzt.

In einer bahnbrechenden Studie, veröffentlicht in Nature Communications, Wissenschaftler am Children ‚ s Hospital Los Angeles zeigen eine in-vitro – Nieren-Modell, das könnte sich ändern, der Weg der Forschung für Krankheiten, wie chronischer Niereninsuffizienz.

Die Niere enthält spezialisierte Strukturen genannt glomeruli. In jedem glomerulus eine filtration Barriere, die aus zwei dünnen Schichten von hoch spezialisierten Zellen und eine Membran, die als selektiver filter. Wie Blut bewegt sich durch die einzelnen glomerulus, Toxine und kleine Moleküle passieren können, während Proteine und andere wichtige Komponenten gehalten werden, in die Blutbahn. „Diese filtration Prozess bricht bei Patienten mit Erkrankungen der Nieren“, erklärt Laura Perin, PhD, wer ist co-senior-Autor auf der Studie zusammen mit Stefano Da Sacco, PhD. „Aber da hatten wir noch nicht eine gute in-vitro – Modell, das wir noch nicht wissen, die Mechanismen der Schädigung des glomerulus in CKD.“

Dr. Perin und Dr. Da-Sacco zu forschen, die GOFARR Labor für Orgel Regenerative Forschungs-und zelltherapeutika in der Urologie zusammen mit co-Direktor Roger De Filippo, MD, an CHLA ist Saban Research Institute. Der führende Autor auf der Studie war die CHLA postdoctoral research fellow Astgik Petrosyan. Zusammen, das team untersucht die Struktur des glomerulus, um besser zu verstehen, wie und warum Ihre Fähigkeit zum filtern von Blut bricht.

„Eine große Herausforderung in der Niere Forschungsfeld versucht hat, zu replizieren, der glomerulus in vitro„, sagt Dr. Da Sacco. „Insbesondere die glomeruläre filtration barrier ist sehr schwierig, neu zu erstellen, die in einem Labor mit standard-Techniken.“ Weil dieses, die meisten veröffentlichten Studien haben eine künstliche Membran zwischen den beiden Zellschichten. Während die Flüssigkeit ausgetauscht werden kann, die Zellen nicht miteinander kommunizieren, die über diese Membran in der gleichen Art und Weise Sie biologisch. „Diese Ergebnisse in einem Modell, die nicht wirklich filter richtig“, erklärt er.

Die entscheidende Komponente fehlt, von der aktuellen Experimente ist ein filter, der selektiv ist und ermöglicht die richtige Zell-zu-Zell-Kommunikation. Dr. Da Sacco und Dr. Perin aus um zu wachsen gesunde Nieren-Zellen in einer Weise, die erlaubt, für die Natürliche glomerulären Barriere zu bilden, so wie es ist, in den Körper. Mit speziellen, compartmented Container genannt OrganoplatesTM, die Ermittler haben genau das getan.

Das Ergebnis?

Ein Modell glomerulus, dass die Funktionen fast identisch zu finden in der realen Nieren. Sie nennen dieses Modell, das abgeleitet wird ausschließlich aus gesunden, menschlichen Nierenzellen, einem glomerulus auf einem chip.

Auf der einen Seite der Zellen, die Ermittler fügen Sie Flüssigkeit und auf der anderen Seite, die Sie sammeln, was die ‚glomerulus‘ Filter, die so genannte Filtrat. In Ihrem experiment haben die Wissenschaftler zusätzlichen Blut-serum von gesunden Personen. Ohne die Verwendung der hergestellten filter, die die Mannschaft in-vitro – glomerulus benahm sich wie menschlichen Nieren sind dran: Proteine blieben im serum, während kleinere Moleküle weitergegeben, die in das Filtrat. „Die Barriere, die unsere Zellen natürlich gebildet selektiv ist, wie es wäre in einem voll-funktionsfähigen Niere“, sagt Dr. Da Sacco. „Es ist bemerkenswert.“

Dieses Modell stellt einen erheblichen Sprung nach vorn aus dem aktuellen standard der in-vitro – Nieren-Forschung. „Unser system verhält sich wie ein biologisch, physiologisch richtigen glomerulus“, sagt Dr. Perin. „Dies öffnet die Tür für uns zu verstehen, was wir noch nicht kennen — die molekularen Mechanismen der Schädigung in den CKD und, noch wichtiger, wie Schäden zu verhindern.“

Während dies schien ein fernes Ziel in der Vergangenheit, Dr. Da-Sacco und Dr. Perin sind bereits die Neuerstellung und die Untersuchung der Krankheit Zustand in Ihr Modell mit ein. Wenn die Ermittler Hinzugefügt serum von Patienten mit CKD, fanden Sie, dass der glomerulus zeigten die gleichen Arten von Schäden, die klinisch beobachtet: Proteine begann zu lecken, durch die kompromittierten filter. Protein-Ebene, gemessen in der experimentellen Filtrat abgestimmt patient klinische Filtrat-Proben mit einer Korrelation von etwa 90%.

Dieser Durchbruch ebnet den Weg für zahlreiche klinische Anwendungen. In der aufkeimenden ära der personalisierten Medizin, eine Vorbereitung wie diese können verwendet werden, um zu untersuchen molekulare Mechanismen der Nierenschädigung bei einzelnen Patienten. Fortschreiten der Krankheit kann dann überwacht werden, die im Laufe der Zeit über die serielle Blutentnahme. Das Modell könnte auch verwendet werden für das screening neuer Medikamente vor der klinischen Erprobung.

Dr. Perin und Dr. Da Sacco, die sind auch juniorprofessoren in der Keck School of Medicine der USC, sind co-senior-Autoren der Veröffentlichung. Andere Autoren sind Paolo Cravedi der Icahn School of Medicine at Mount Sinai, New York; Valentina Villani von CHLA; Andrea Angeletti von der Universität von Bologna, Italien; Joaquín Manrique von Complejo Hospitalario de Navarra, Pamplona, Spanien; Alessandra Renieri u.a. komponierte er Ballettmusik von Azienda Ospedaliera Universitaria Senese, Siena, Italien; und Roger De Filippo von CHLA.

Die Studie wurde gefördert durch die GOFARR-Stiftung und der Schenkman Familie, Zuschüsse aus dem Alport-Syndrom-Stiftung, ein TSRI Research Career Development Award, und einem Wright Foundation Pilot-Award. OrganoplatesTM gekauft wurden von MIMETAS, wer die Autoren danken für die Bereitstellung von unschätzbarem Wert, Schulungen, technische Unterstützung und Hilfe.