שבב גלומרולוס כליות איזוגני מהונדס מתאי גזע פלוריפוטנטיים המושרים על ידי בני אדם

Yasmin Roye; Samira Musah

doi:10.3791/63821

הרשמה ל-JoVE נדרשת לצפייה בתוכן זה. התחברו או התחילו בגרסת ניסיון בחינם.

מאמר שיטה

שבב גלומרולוס כליות איזוגני מהונדס מתאי גזע פלוריפוטנטיים המושרים על ידי בני אדם

3.3K צפיות

⸱

DOI:

10.3791/63821

⸱

4 בנובמבר 2022

Yasmin Roye¹ , Samira Musah¹^,²^,³^,⁴

¹Department of Biomedical Engineering, Pratt School of Engineering, Duke University, ²Department of Medicine, Division of Nephrology, Duke University School of Medicine, ³Department of Cell Biology, Duke University, ⁴Center for Biomolecular and Tissue Engineering, Duke University

במאמר זה

סיכום

מוצג כאן פרוטוקול להנדס מערכת איבר-על-שבב מותאמת אישית המשחזרת את המבנה והתפקוד של מחסום הסינון הגלומרולרי בכליות על ידי שילוב תאי אפיתל וכלי דם מותאמים גנטית המובחנים מתאי גזע פלוריפוטנטיים המושרים על ידי בני אדם. מערכת מהונדסת ביולוגית זו יכולה לקדם את רפואת דיוק הכליות ואת היישומים הקשורים אליה.

תקציר

מחלת כליות כרונית (CKD) משפיעה על 15% מהאוכלוסייה הבוגרת בארה"ב, אך הקמת טיפולים ממוקדי מטרה הוגבלה על ידי היעדר מודלים פונקציונליים שיכולים לחזות במדויק תגובות ביולוגיות אנושיות ונפרוטוקסיות. ההתקדמות ברפואה המדויקת של הכליות עשויה לסייע להתגבר על מגבלות אלה. עם זאת, מודלים שהוקמו בעבר במבחנה של גלומרולוס הכליות האנושיות - האתר העיקרי לסינון דם ויעד מרכזי למחלות רבות ורעילות לתרופות - משתמשים בדרך כלל באוכלוסיות תאים הטרוגניות עם מאפיינים תפקודיים מוגבלים ורקע גנטי שאין שני לו. מאפיינים אלה מגבילים באופן משמעותי את היישום שלהם עבור מודלים ספציפיים למחלה וגילוי טיפולי.

מאמר זה מציג פרוטוקול המשלב אפיתל גלומרולרי (פודוציטים) המושרה על ידי האדם ואנדותל כלי דם מחולה יחיד כדי להנדס שבב גלומרולוס כליות איזוגני וסקולרי. שבב הגלומרולוס המתקבל מורכב משכבות תאי אנדותל ותאי אפיתל שמקורם בתאי גזע, המבטאות סמנים ספציפיים לשושלת, מייצרות חלבוני קרום מרתף ויוצרות ממשק רקמה-רקמה הדומה למחסום הסינון הגלומרולרי של הכליה. שבב הגלומרולוס המהונדס מסנן באופן סלקטיבי מולקולות ומשחזר פגיעה בכליות הנגרמת על ידי תרופות. היכולת לשחזר את המבנה והתפקוד של גלומרולוס הכליה באמצעות סוגי תאים איזוגניים יוצרת את ההזדמנות למדל מחלת כליות עם ספציפיות המטופל ולקדם את התועלת של איברים על שבבים לרפואה מדויקת של כליות ויישומים קשורים.

מבוא

התקני איבר על שבב הם מודלים דינמיים תלת-ממדיים במבחנה המשתמשים בגירוי מולקולרי ומכני, כמו גם בכלי דם, כדי ליצור ממשקי רקמה-רקמה המדגימים את המבנה והתפקוד של איברים ספציפיים. התקנים שהוקמו בעבר איברים על שבב שמטרתם לסכם את הגלומרולוס (שבבי גלומרולוס) של הכליה, כללו קווי תאים של בעלי חיים¹ או קווי תאים ראשוניים ואימורטליים אנושיים של מקורות הטרוגניים ^2,3. השימוש במקורות תאים הטרוגניים מבחינה גנטית מציג וריאציות המגבילות באופן משמעותי את המחקרים על תגובות ספציפיות לחולה וגנטיקה או מנגנונים של מחלה ^4,5. ההתמודדות עם אתגר זה....