Grazie allo sviluppo di un rene artificiale per la diagnosi precoce della tossicità del farmaco
Il rene svolge un ruolo fondamentale nel mantenimento dell’omeostasi all’interno del corpo eliminando le sostanze tossiche e superflue nel flusso sanguigno, compresi i rifiuti generati durante i processi metabolici, attraverso l’urina. Tuttavia, la tossicità può anche essere indotta nel rene da alcuni farmaci. Recentemente, un gruppo di ricerca di POSTECH ha progettato un rene artificiale che consente la diagnosi precoce delle reazioni avverse ai farmaci.
Dalla Corea del Sud il gruppo di ricerca POSTECH guidato dal professor Dong-Woo Cho e dal professor Jinah Jang (Dipartimento di ingegneria meccanica) ha fabbricato un microvaso su chip glomerulare, che include cellule endoteliali glomerulari, strati di podociti e una membrana basale glomerulare (GBM) utilizzando un processo di fabbricazione in un’unica fase. I risultati della ricerca sono stati pubblicati sulla stimata rivista Biofabrication.
Il nefrone è l’unità strutturale e funzionale fondamentale del rene. Comprende una rete di piccoli vasi sanguigni chiamati glomeruli, attorcigliati in una forma filiforme contorta, che contribuiscono a formare il corpuscolo renale insieme alle capsule glomerulari. Svolge anche un ruolo nella rimozione dei rifiuti dal sangue. Quando viene somministrata una quantità eccessiva di farmaci, il nefrone è spesso il primo organo a mostrare tossicità da farmaci nel corpo.
Data questa sfida, gli sforzi sono stati diretti allo sviluppo di organi artificiali in grado di determinare il grado di tossicità indotto da specifiche concentrazioni e combinazioni di farmaci prima dell’effettiva somministrazione del farmaco. Tuttavia, va notato che il glomerulo è responsabile non solo della regolazione delle cellule endoteliali, ma anche del rilascio selettivo delle proteine. Questa funzione richiede interazioni di podociti e proteine ??GBM e viene eseguita su scala microscopica, rendendone difficile l’emulazione.
Il team è riuscito a fabbricare un microvaso glomerulare su chip che ricapitola l’intricata disposizione delle cellule endoteliali glomerulari, degli strati di podociti e del GBM in un unico passaggio. Questo chip perfusabile consente la co-coltura dell’endotelio glomerulare monostrato e dell’epitelio dei podociti, che dimostrano marcatori funzionali maturi delle cellule glomerulari. Inoltre, le corrette interazioni tra queste cellule portano alla produzione di proteine ??GBM, i componenti chiave del GBM in vivo. Inoltre, il team ha valutato la capacità di permeabilità selettiva, una funzione caratteristica della barriera di filtrazione glomerulare in questo nuovo modello glomerulare, oltre a valutare la risposta di questo modello al danno indotto dall’adriamicina e dall’iperglicemia.
«Abbiamo replicato con successo le unità glomerulari del rene, che offrono un potenziale illimitato per lo screening dei farmaci e i test di nefrotossicità nella pratica clinica», ha spiegato il professor Dong-Woo Cho, che ha guidato lo studio. Ha aggiunto: “Questo sviluppo ci consentirà di rilevare precocemente la tossicità dei farmaci facilitando la modellazione della malattia del glomerulo e di fornire un trattamento personalizzato per i pazienti”.
Lo studio è stato sostenuto dal Korean Fund for Regenerative Medicine finanziato dal Ministero della Scienza e ICT della Corea e dal Progetto Alchemist.