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Gli scienziati dimostrano un modello in vitro del rene

I reni funzionano per filtrare costantemente il sangue ed eliminare le tossine dall'organismo. I termini quale la malattia renale cronica (CKD) sono caratterizzati da una capacità diminuita di eseguire questa funzione essenziale. L'incidenza del CKD sta sviluppandosi e più di 1,4 milione persone dipendono dal trapianto del rene o di dialisi per la sopravvivenza. Lo sviluppo di nuovi trattamenti richiede una comprensione dei meccanismi della progressione di malattia, ma gli scienziati non hanno potuti modellare esattamente la filtrazione del rene in vitro - finora.

In uno studio del punto di riferimento pubblicato nelle comunicazioni della natura, gli scienziati all'ospedale pediatrico Los Angeles dimostrano un modello in vitro del rene che potrebbe cambiare il corso della ricerca per le malattie come il CKD.

Il rene contiene le strutture specializzate chiamate glomeruli. All'interno di ogni glomerulo è una barriera di filtrazione composta di due strati sottili delle celle altamente specializzate e di una membrana che funge da filtro selettivo. Mentre il sangue si muove tramite ogni glomerulo, le tossine e le piccole molecole possono passare da parte a parte, mentre le proteine ed altre componenti importanti sono tenute nella circolazione sanguigna.

“Questo trattamento di filtrazione riparte in pazienti con i disordini del rene. Ma perché non abbiamo avuti un buon modello in vitro, ancora non conosciamo i meccanismi della lesione al glomerulo nel CKD.„

Laura Perin, PhD, che è autore co-senior sullo studio con Stefano Da Sacco, PhD

Il Dott. Perin ed il Dott. Da Sacco conducono la ricerca nel laboratorio di GOFARR per la ricerca dell'organo e la terapeutica a ricupero delle cellule in urologia con il co-direttore Roger De Filippo, MD, all'istituto di ricerca del Saban di CHLA. L'autore principale sullo studio era ricercatore postdottorale Astgik Petrosyan di CHLA. Insieme, il gruppo studia la struttura del glomerulo per capire meglio come e perché la loro capacità di filtrare il sangue riparte.

“Una sfida importante nel campo della ricerca del rene sta provando a ripiegare il glomerulo in vitro,„ dice il Dott. Da Sacco. “In particolare, la barriera glomerulare di filtrazione è molto difficile da ricreare in un laboratorio facendo uso delle tecniche standard.„ A causa di questo, gli studi pubblicati hanno utilizzato una membrana artificiale fra i due livelli delle cellule. Mentre il liquido può essere scambiato, le celle non possono comunicare attraverso questa membrana allo stesso modo che fanno biologicamente. “Questo provoca un modello che realmente non filtra correttamente,„ lui spiega.

La mancanza componente critica dagli esperimenti correnti è un filtro che è selettivo e permette la comunicazione adeguata della cella--cella. Il Dott. Da Sacco ed il Dott. Perin hanno precisato per coltivare le celle in buona salute del rene in un modo che ha tenuto conto la barriera glomerulare naturale formarsi, appena come fa nell'organismo. Facendo uso dei contenitori specializzati e suddivisi im compartimenti chiamati Organoplates TM, i ricercatori hanno fatto esattamente quello.

Il risultato?

Un glomerulo di modello che funziona quasi identicamente a quello ha trovato in reni reali. Stanno chiamando questo modello, che è derivato interamente dal tessuto sano e umano del rene, un glomerulo su un chip.

Da un lato delle celle, i ricercatori aggiungono il liquido e, dall'altro lato, si raccolgono che cosa “il glomerulo„ filtra, che è chiamato il filtrato. Nel loro esperimento, gli scienziati hanno aggiunto il siero di sangue dalle persone in buona salute. Senza l'uso di un filtro fabbricato, il glomerulo in vitro del gruppo si è comportato come i reni umani si pensano che agissero: le proteine sono rimanere nel siero mentre le più piccole molecole si sono trasformate il filtrato. “La barriera che le nostre celle formate naturalmente è selettive, appena poichè sarebbe stata in un rene difunzionamento,„ dice il Dott. Da Sacco. “È notevole.„

Questo modello rappresenta un salto sostanziale in avanti dal livello corrente della ricerca in vitro del rene. “Il nostro sistema si comporta come biologicamente, glomerulo fisiologicamente corretto,„ dice il Dott. Perin. “Questo apre la porta affinchè noi capisca che cosa ancora non conosciamo - i meccanismi molecolari della lesione nel CKD e, più d'importanza, come impedire danno.„

Mentre questo è sembrato uno scopo distante nel passato, il Dott. Da Sacco ed il Dott. Perin sono già ricreanti e studianti lo stato di malattia nel loro modello. Quando i ricercatori hanno aggiunto il siero dai pazienti con il CKD, hanno trovato che il glomerulo ha esibito lo stesso tipo di danno osservato clinicamente: le proteine hanno cominciato a colare tramite il filtro compromesso. I livelli della proteina misurati nel filtrato sperimentale hanno abbinato i campioni clinici pazienti del filtrato con una correlazione di circa 90%.

Questa innovazione apre la strada per le numerose applicazioni cliniche. Nell'era germogliante di medicina personale, un preparato come questo può essere usato per esaminare i meccanismi molecolari di danno del rene in diversi pazienti. La progressione di malattia può poi essere riflessa col passare del tempo facendo uso della campionatura seriale di sangue. Il modello ha potuto anche essere usato per la schermatura delle droghe nuove prima della prova clinica umana.