“芯片上的腎小球”功能可媲美真正腎臟

腎臟不斷地過濾血液并清除體內(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。《自然·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)選擇性過濾器的膜組成。當(dāng)血液通過每個(gè)腎小球時(shí)，毒素和小分子可以通過，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)相同的方式穿過該膜，這導(dǎo)致模型無法真正過濾。

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)開始通過受損過濾器泄漏。在濾液中測得的蛋白質(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。