$$\rightleftharpoonup{xx}$$
$$\longleftharp{xx}$$,
$$\longrightharp{xx}$$,
Ponieważ liczba pacjentów cierpiących na schyłkową niewydolność nerek stale rośnie, istnieje poważny i rosnący niedobór nerek dawców dostępnych do przeszczepu. Niemożność zaspokojenia popytu ze strony stale rosnącej liczby kandydatów oczekujących na przeszczep nerki skłoniła do badań w zakresie inżynierii narządów nerki, których ostatecznym celem jest opracowanie dostosowanych do potrzeb klienta, wszczepialnych przeszczepów nerekna żądanie 1,2. Zbudowanie funkcjonującej tkanki nerkowej z własnych komórek pacjenta wyeliminowałoby potrzebę immunosupresji przez całe życie, skróciłoby czas spędzany przez pacjentów na dializie w oczekiwaniu na przeszczep nerki i rozszerzyłoby ratujący życie przeszczep na większą liczbę pacjentów z przewlekłą chorobą nerek.
Pierwszym krokiem w kierunku inżynierii biologicznej tkanki nerkowej przy użyciu komórek pochodzących od pacjenta jest stworzenie rusztowania, które służy jako substrat pomocniczy dla miąższu nerki (np. nabłonka kanalików), fibroblastów zrębu i wzrostu komórek naczyniowych. Rusztowania biomateriałowe pochodzące z naturalnych matryc zewnątrzkomórkowych narządów (ECM) mają kilka cech, które sprawiają, że są pożądane do stosowania w inżynierii tkankowej, w tym ich naturalny skład biologiczny; odpowiednia makro- i mikrostruktura do nadania funkcji fizjologicznych; i biokompatybilność komórkowa, promowanie adhezji komórek, migracji i konstruktywnej przebudowy tkanek3. Obiecującą metodą produkcji rusztowań do regeneracji tkanki nerkowej jest decelularyzacja allogenicznych lub ksenogenicznych nerek, które zachowują większość złożonego naturalnego składu białkowego ECM4 nerki, zachowują nieodłączną złożoność architektoniczną narządu i przezwyciężają trudności związane z oddolną inżynierią grubych tkanek komórkowych poprzez zapewnienie zaopatrzenia naczyniowego do rozwijających się komórek po recelularizacji rusztowania5.
Decelularyzacja perfuzyjna to proces, w którym detergenty, enzymy lub inne roztwory zakłócające działanie komórek są równomiernie dostarczane przez sieć naczyniową narządu6. Strategia ta została opracowana jako skuteczny proces uzyskiwania bezkomórkowych rusztowań ECM opartych na narządach jako trójwymiarowych (3D), biologicznych szablonów do inżynierii całego narządu6-8, czego dowodem jest opracowanie bezkomórkowych matryc nerkowych z odrzuconych nerekludzkich9 i ksenogenicznych nerek uzyskanych ze źródeł dużych zwierząt (np. świni10, kóz11) i gryzoni12. W szczególności wykorzystanie małych modeli zwierzęcych, takich jak gryzonie, wymaga mniejszej liczby komórek i pożywek hodowlanych, co jest szczególnie pomocne w badaniach nad recelularyzacją narządów, w których liczba komórek jest zwykle ograniczona, jak ma to miejsce w przypadku tkanek pochodzących z komórek macierzystych. Celem opisanego protokołu decelularyzacji jest wytworzenie bezkomórkowego nerkowego ECM, który może być wykorzystany jako system rusztowań 3D do regeneracji struktur nerkowych, w tym kanalików nefronowych, które w niniejszym przykładzie są ponownie zasiedlone ludzkimi komórkami nabłonka kanalików korowych nerki (RCTE). Wcześniej opisaliśmy naszą rygorystyczną ocenę optymalnego, opartego na detergentach protokołu decelularyzacji nerek szczurów7, który jest szybszy (około jednego dnia) niż inne wcześniej opisane metody (Ross i wsp. - 5 dni12, Song i wsp. - 4,5 dnia13) i wystawia narząd na znacznie niższe stężenie (0,1%) denaturantu dodecylosiarczanu sodu (SDS) podczas decelularyzacji niż wcześniejsze raporty12-15.
Ograniczona liczba badań opisała użycie nerek gryzoni do decelularyzacji i późniejszego użycia jako rusztowania 3D do ponownego zasiedlenia komórek (recenzowane gdzie indziej1)12-16. W tym protokole przedstawiamy szczegółowy opis naszej wcześniej ustalonej, optymalnej strategii decelularyzacji do produkcji bezkomórkowych rusztowań nerkowych z nerek szczurów Sprague Dawley7. Korzystając ze specjalnie zaprojektowanych bioreaktorów perfuzyjnych zdolnych do podwójnego wysiewu i konserwacji kultury perfuzyjnej17, recellularyzujemy bezkomórkowe rusztowania nerkowe ludzkimi komórkami RCTE, które konsekwentnie ponownie zasiedlają składnik rurkowy w tych zdecelularyzowanych matrycach, namnażają się i przeżywają w kulturze perfuzyjnej przez ponad tydzień. Ponadto demonstrujemy nasze zastosowanie testu perfuzji resazuryny – niedrogiej, niecytotoksycznej i nieinwazyjnej oceny metabolicznej stosowanej wcześniej w badaniach cytotoksyczności17 – w celu zapewnienia wskazania żywotności i proliferacji komórek w recelularnych nerkach w czasie7.