Le rein joue un rôle essentiel dans l’élimination d’un large éventail de xénobiotiques, de toxines et de composés endogènes du corps. Ceci est réalisé en filtrant le sang pour éliminer les déchets et en régulant l’équilibre électrolytique, les niveaux de liquide et le pH. Chaque rein humain contient environ un million de néphrons, les unités structurelles et fonctionnelles du rein1. Au sein de ces néphrons, des cellules épithéliales spécialisées dans les tubules proximaux, appelées cellules épithéliales des tubules proximaux (PTEC), sont responsables de la réabsorption de molécules essentielles telles que le glucose, les acides aminés et les ions, ainsi que de la sécrétion de substrats médicamenteux et de substances potentiellement toxiques dans l’urine 2,3,4. Dans certains cas, les PTEC peuvent également réabsorber les composés de l’urine dans la circulation sanguine4. En raison de leur rôle essentiel dans les interactions médicamenteuses et toxiques, les PTEC primaires isolés des reins humains constituent un outil précieux pour étudier les interactions médicamenteuses rénales (DDI) et évaluer la néphrotoxicité des composés.
La néphrotoxicité induite par les médicaments pose un défi clinique important, car elle peut entraîner des lésions rénales aiguës et des maladies rénales chroniques5. Par conséquent, une compréhension plus approfondie de la physiologie du tubule proximal rénal est essentielle pour prédire et caractériser avec précision le potentiel néphrotoxique des médicaments et des toxines. Les modèles in vitro traditionnels, y compris les lignées cellulaires rénales immortalisées (par exemple, RPTEC-TERT1, HK-2), ont des limites pour imiter la structure complexe et la fonction des tubules proximaux humains6, qui fonctionnent sous un flux laminaire dynamique (avec un faible nombre de Reynolds) et une matrice extracellulaire uniforme (ECM) in vivo 7,8. De plus, les modèles bidimensionnels traditionnels (2D) ne parviennent souvent pas à exprimer fonctionnellement les principaux transporteurs rénaux (par exemple, les transporteurs d’anions organiques 1 et 3 (OAT1 et OAT3), les transporteurs de cations organiques 2 (OCT2)) en raison de la dégradation et de l’internalisation rapides de ces protéines 6,9,10,11 . Les modèles animaux, bien qu’informatifs, peuvent ne pas reproduire entièrement la physiologie rénale humaine et manquent souvent de traduisibilité en raison des différences d’espèces dans l’expression et l’activité du transporteur12. Par exemple, mOct1 est exprimé basolatéralement dans les PTEC de souris, tandis que chez l’homme, l’expression de la protéine membranaire d’OCT1 dans le rein est indétectable13,14.
Les progrès des systèmes microphysiologiques (MPS) et des technologies d’organes sur puce ont permis aux chercheurs de développer des modèles in vitro qui imitent étroitement l’architecture tridimensionnelle (3D) et les conditions d’écoulement dynamique des fluides des organes humains15. Notre groupe a déjà caractérisé deux modèles MPS avec des PTEC16,17, et a utilisé ces modèles pour mener des études de toxicité 18,19,20 et prédire avec précision l’élimination des médicaments 21. L’utilisation de PTEC primaires dans ces modèles offre des avantages significatifs en raison de leur capacité à conserver les caractéristiques fonctionnelles observées in vivo.
Ici, nous présentons les protocoles pour l’isolement des PTEC humains à partir d’un rein humain intact obtenu d’un donneur décédé via une organisation d’approvisionnement en organes approuvée par le United Network for Organ Sharing (UNOS) et l’application de ces PTEC humains cultivés au sein d’une plateforme MPS.