O rim desempenha um papel crítico na depuração e eliminação de uma ampla gama de xenobióticos, toxinas e compostos endógenos do corpo. Isso é conseguido filtrando o sangue para remover resíduos e regulando o equilíbrio eletrolítico, os níveis de fluidos e o pH. Cada rim humano contém cerca de um milhão de néfrons, as unidades estruturais e funcionais do rim1. Dentro desses néfrons, células epiteliais especializadas nos túbulos proximais, conhecidas como células epiteliais do túbulo proximal (PTECs), são responsáveis pela reabsorção de moléculas essenciais, como glicose, aminoácidos e íons, bem como pela secreção de substratos de drogas e substâncias potencialmente tóxicas na urina 2,3,4. Em alguns casos, os PTECs também podem reabsorver compostos da urina de volta para a corrente sanguínea4. Devido ao seu papel crítico nas interações medicamentosas e toxinas, os PTECs primários isolados de rins humanos fornecem uma ferramenta valiosa para estudar as interações medicamentosas renais (DDIs) e avaliar a nefrotoxicidade dos compostos.
A nefrotoxicidade induzida por drogas representa um desafio clínico significativo, pois pode levar a lesão renal aguda e doença renal crônica5. Portanto, uma compreensão mais profunda da fisiologia do túbulo proximal renal é essencial para prever e caracterizar com precisão o potencial nefrotóxico de drogas e toxinas. Modelos in vitro tradicionais, incluindo linhagens de células renais imortalizadas (por exemplo, RPTEC-TERT1, HK-2), têm limitações em mimetizar a estrutura complexa e a função dos túbulos proximais humanos6, que operam sob fluxo laminar dinâmico (com baixo número de Reynolds) e uma matriz extracelular (MEC) uniforme in vivo 7,8. Além disso, os modelos bidimensionais (2D) tradicionais muitas vezes falham em expressar funcionalmente os principais transportadores renais (por exemplo, transportador de ânions orgânicos 1 e 3 (OAT1 e OAT3), transportador de cátions orgânicos 2 (OCT2)) devido à rápida degradação e internalização dessas proteínas 6,9,10,11 . Os modelos animais, embora informativos, podem não replicar totalmente a fisiologia renal humana e muitas vezes carecem de traduzibilidade devido às diferenças de espécies na expressão e atividade do transportador12. Por exemplo, mOct1 é expresso basolateralmente em PTECs de camundongos, enquanto em humanos, a expressão da proteína de membrana de OCT1 no rim é indetectável 13,14.
Os avanços nos sistemas microfisiológicos (MPS) e nas tecnologias de órgãos em um chip permitiram que os pesquisadores desenvolvessem modelos in vitro que imitam de perto a arquitetura tridimensional (3D) e as condições dinâmicas de fluxo de fluidos dos órgãos humanos15. Nosso grupo caracterizou anteriormente dois modelos de MPS com PTECs16,17 e utilizou esses modelos para conduzir estudos de toxicidade 18,19,20 e prever a disposição do medicamentocom precisão 21. O uso de PTECs primários nesses modelos oferece vantagens significativas devido à sua capacidade de reter características funcionais observadas in vivo.
Aqui, apresentamos os protocolos para o isolamento de PTECs humanos de um rim humano intacto obtido de um doador falecido por meio de uma organização de aquisição de órgãos aprovada pela United Network for Organ Sharing (UNOS) e aplicando esses PTECs humanos cultivados em uma plataforma MPS.