El riñón desempeña un papel fundamental en la eliminación de una amplia gama de xenobióticos, toxinas y compuestos endógenos del cuerpo. Esto se logra filtrando la sangre para eliminar los productos de desecho y regulando el equilibrio electrolítico, los niveles de líquidos y el pH. Cada riñón humano contiene alrededor de un millón de nefronas, las unidades estructurales y funcionales del riñón. Dentro de estas nefronas, las células epiteliales especializadas en los túbulos proximales, conocidas como células epiteliales de los túbulos proximales (PTEC), son responsables de reabsorber moléculas esenciales como la glucosa, los aminoácidos y los iones, así como de secretar sustratos de fármacos y sustancias potencialmente tóxicas en la orina 2,3,4. En algunos casos, los PTEC también pueden reabsorber compuestos de la orina de vueltaal torrente sanguíneo. Debido a su papel crítico en las interacciones entre fármacos y toxinas, los PTEC primarios aislados de riñones humanos proporcionan una valiosa herramienta para estudiar las interacciones renales entre fármacos (DDI) y evaluar la nefrotoxicidad de los compuestos.
La nefrotoxicidad inducida por fármacos plantea un importante desafío clínico, ya que puede conducir a una lesión renal aguda y a una enfermedad renal crónica5. Por lo tanto, una comprensión más profunda de la fisiología del túbulo proximal renal es esencial para predecir y caracterizar con precisión el potencial nefrotóxico de los fármacos y las toxinas. Los modelos in vitro tradicionales, incluidas las líneas celulares renales inmortalizadas (por ejemplo, RPTEC-TERT1, HK-2), tienen limitaciones para imitar la compleja estructura y función de los túbulos proximales humanos6, que operan bajo flujo laminar dinámico (con un número de Reynolds bajo) y una matriz extracelular (MEC) uniforme in vivo 7,8. Además, los modelos bidimensionales (2D) tradicionales a menudo fallan en expresar funcionalmente los principales transportadores renales (por ejemplo, transportador de aniones orgánicos 1 y 3 (OAT1 y OAT3), transportador de cationes orgánicos 2 (OCT2)) debido a la rápida degradación e internalización de estas proteínas 6,9,10,11 . Los modelos animales, si bien son informativos, pueden no replicar completamente la fisiología renal humana y, a menudo, carecen de traducibilidad debido a las diferencias de las especies en la expresión y actividad de los transportadores12. Por ejemplo, mOct1 se expresa basolateralmente en los PTEC de ratón, mientras que en los humanos, la expresión de la proteína de membrana de OCT1 en el riñón es indetectable13,14.
Los avances en los sistemas microfisiológicos (MPS) y las tecnologías de órganos en un chip han permitido a los investigadores desarrollar modelos in vitro que imitan de cerca la arquitectura tridimensional (3D) y las condicionesdinámicas de flujo de fluidos de los órganos humanos. Nuestro grupo ha caracterizado previamente dos modelos de MPS con PTECs16,17, y ha utilizado estos modelos para realizar estudios de toxicidad 18,19,20 y predecir con precisión la disposición del fármaco21. El uso de PTECs primarios en estos modelos proporciona ventajas significativas debido a su capacidad para retener las características funcionales observadas in vivo.
Aquí, presentamos los protocolos para el aislamiento de PTECs humanos de un riñón humano intacto obtenido de un donante fallecido a través de una organización de procuración de órganos aprobada por la United Network for Organ Sharing (UNOS) y la aplicación de estos PTECs humanos cultivados dentro de una plataforma MPS.