早期检测药物毒性的人工肾脏

　　浦项理工大学赵东宇教授和张珍教授领导的研究小组开发了人类肾小球模型的同轴细胞打印。

　　

肾脏通过消除血液中的有毒和多余物质，包括代谢过程中通过尿液产生的废物，在维持体内稳态方面起着至关重要的作用。然而，某些药物也可引起肾脏毒性。最近，来自POSTECH的一个研究团队设计了一种人工肾脏，可以早期发现药物不良反应。

浦项理工大学机械工程系Dong-Woo Cho教授和Jinah Jang教授领导的研究小组利用单步制作工艺，制作出了包括肾小球内皮细胞、足细胞层、肾小球基底膜(GBM)在内的微血管芯片。研究结果已发表在著名杂志《Biofabrication》上。

肾元是肾脏的基本结构和功能单位。它包含一个称为肾小球的小血管网络，扭曲成蜿蜒的线状，有助于与肾小球囊一起形成肾小体。它还在清除血液中的废物中发挥作用。当给药过量时，肾元往往是体内第一个表现出药物毒性的器官。

鉴于这一挑战，人们一直致力于开发人造器官，以便在实际给药前确定特定药物浓度和组合引起的毒性程度。然而，应该注意的是，肾小球不仅负责调节内皮细胞，还负责选择性释放蛋白质。这一功能需要足细胞和GBM蛋白的相互作用，并且是在微观尺度上执行的，因此很难进行模拟。

该团队成功地制造了一个肾小球微血管芯片，再现了肾小球内皮细胞、足细胞层和GBM的复杂排列。这种可灌注芯片允许单层肾小球内皮细胞和足细胞上皮细胞共培养，这表明肾小球细胞的成熟功能标记。此外，这些细胞之间的适当相互作用导致GBM蛋白的产生，GBM蛋白是体内GBM的关键成分。此外，研究小组还评估了这种新型肾小球模型中肾小球滤过屏障的标志性功能——选择性渗透能力，并评估了该模型对阿霉素和高血糖诱导损伤的反应。

领导这项研究的Dong-Woo Cho教授解释说:“我们已经成功地复制了肾脏的肾小球单位，这为临床实践中的药物筛选和肾毒性测试提供了无限的潜力，这一进展将使我们能够通过促进肾小球疾病建模来早期检测药物毒性，并为患者提供个性化治疗。”