Νεφροί Ρόλος: Ο νεφρός διαδραματίζει ζωτικό ρόλο στη διατήρηση της ομοιόστασης στο σώμα, αποβάλλοντας μέσω των ούρων τις τοξικές και περιττές ουσίες στην κυκλοφορία του αίματος, συμπεριλαμβανομένων των αποβλήτων που παράγονται κατά τις μεταβολικές διεργασίες. Ωστόσο, τοξικότητα μπορεί επίσης να προκληθεί στους νεφρούς από ορισμένα φάρμακα. Πρόσφατα, μια ερευνητική ομάδα από την POSTECH κατασκεύασε ένα τεχνητό νεφρό που επιτρέπει την έγκαιρη ανίχνευση ανεπιθύμητων αντιδράσεων φαρμάκων. Η ερευνητική ομάδα του POSTECH με επικεφαλής τον καθηγητή Dong-Woo Cho και τον καθηγητή Jinah Jang (Τμήμα Μηχανολόγων Μηχανικών) κατασκεύασε ένα σπειραματικό μικροαγγείο σε ένα τσιπ, το οποίο περιλαμβάνει σπειραματικά ενδοθηλιακά κύτταρα, στρώματα ποδοκυττάρων και μια σπειραματική βασική μεμβράνη (GBM) χρησιμοποιώντας μια διαδικασία κατασκευής ενός βήματος. Τα ευρήματα της έρευνας δημοσιεύθηκαν στο περιοδικό Biofabrication.
Ο νεφρώνας είναι η θεμελιώδης δομική και λειτουργική μονάδα στο νεφρό. Περιλαμβάνει ένα δίκτυο μικρών αιμοφόρων αγγείων που ονομάζεται σπειραματοειδές, που συστρέφονται σε ένα σπειροειδές σχήμα το οποίο μοιάζει με νήμα, συμβάλλοντας στη διαμόρφωση του νεφρικού σωματίου μαζί με τις σπειραματικές κάψουλες. Παίζει, επίσης, ρόλο στην απομάκρυνση των αποβλήτων από το αίμα. Όταν χορηγείται υπερβολική ποσότητα φαρμάκων, ο νεφρώνας είναι συχνά το πρώτο όργανο που εμφανίζει τοξικότητα φαρμάκων στον οργανισμό. Δεδομένης αυτής της πρόκλησης, οι προσπάθειες έχουν στραφεί προς την ανάπτυξη τεχνητών οργάνων που μπορούν να προσδιορίσουν τον βαθμό τοξικότητας που προκαλείται από συγκεκριμένες συγκεντρώσεις και συνδυασμούς φαρμάκων πριν από την πραγματική χορήγηση φαρμάκων. Ωστόσο, θα πρέπει να σημειωθεί ότι το σπειραματικό κύτταρο είναι υπεύθυνο όχι μόνο για τη ρύθμιση των ενδοθηλιακών κυττάρων αλλά και για την επιλεκτική απελευθέρωση πρωτεϊνών. Η λειτουργία αυτή απαιτεί αλληλεπιδράσεις των ποδοκυττάρων και των πρωτεϊνών της σπειραματικής βασικής μεμβράνης ΓΒΜ και εκτελείται σε μικροσκοπική κλίμακα, γεγονός που καθιστά δύσκολη τη μίμησή της.
Η ομάδα κατασκεύασε με επιτυχία ένα σπειραματικό μικροαγγείο-on-a-chip που αναπαριστά την περίπλοκη διάταξη των σπειραματικών ενδοθηλιακών κυττάρων, των στρωμάτων των ποδοκυττάρων και της σπειραματικής βασικής μεμβράνης GBM σε ένα μόνο βήμα. Αυτό το perfusable chip (Τσιπ που μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την αιμάτωση) επιτρέπει τη συν-καλλιέργεια μονοστρωματικού σπειραματικού ενδοθηλίου και επιθηλίου ποδοκυττάρων, τα οποία επιδεικνύουν ώριμους λειτουργικούς δείκτες σπειραματικών κυττάρων. Επιπλέον, οι κατάλληλες αλληλεπιδράσεις μεταξύ αυτών των κυττάρων οδηγούν στην παραγωγή πρωτεϊνών της σπειραματικής βασικής μεμβράνης GBM, των βασικών συστατικών της σπειραματικής βασικής μεμβράνης GBM in vivo (εν ζωή). Επιπλέον, η ομάδα αξιολόγησε την ικανότητα επιλεκτικής διαπερατότητας, μια χαρακτηριστική λειτουργία του σπειραματικού φραγμού διήθησης σε αυτό το νέο σπειραματικό μοντέλο, καθώς και αξιολόγησε την απόκριση αυτού του μοντέλου σε βλάβες που προκαλούνται από την Adriamycin και την υπεργλυκαιμία. “Αναπαραγάγαμε με επιτυχία σπειραματικές μονάδες του νεφρού, οι οποίες προσφέρουν απεριόριστες δυνατότητες για τον έλεγχο φαρμάκων και τη δοκιμή νεφροτοξικότητας στην κλινική πρακτική”, εξήγησε ο καθηγητής Dong-Woo Cho, επικεφαλής της μελέτης. Και πρόσθεσε: “Αυτή η εξέλιξη θα μας επιτρέψει να ανιχνεύσουμε νωρίς την τοξικότητα των φαρμάκων διευκολύνοντας τη μοντελοποίηση της νόσου του σπειράματος και να παρέχουμε εξατομικευμένη θεραπεία για τους ασθενείς”.
