科学家们与获奖刘易斯实验室在哈佛大学在3D生物打印肾脏模型的开发上取得了重大进展。基础上基本的工作发表于2016年的一篇新论文美国国家科学院院刊(PNAS)讨论了在3D生物打印的肾脏前混合小管模型中物质的吸收。
实验室领导珍妮弗·刘易斯教授他也是哈佛大学的核心教员威斯生物启发工程研究所，评论，“我们新的3D肾脏模型是一个令人兴奋的进展，因为它更充分地再现了在天然肾脏组织中发现的近端小管节段。”
“除了直接应用于药物筛选和疾病建模之外，我们还在探索这些活体设备是否可以用于增强肾脏透析。”
3D生物打印用于更好的药物筛选
近端肾小管是肾的显微部分，负责调节滤液的pH值。肾脏肾元的一部分，近端小管的细胞壁可以将滤液中的有价值的营养物质重新吸收回肾脏，也可以将废物重新导向分泌。通过3D打印这些微小的结构，刘易斯实验室的目标是重建肾脏组织的行为，以便在体外进一步研究。最终，这可能会导致生物工程器官移植的蓝天视野。然而，更紧迫的是这些模型对药物开发的潜在影响。
3D生物打印的近端小管和血管通道的独立灌注并行运行。视频来自哈佛大学维斯研究所
Annie Moisan，该研究的合著者和实验室行业合作伙伴的首席科学家巴塞尔罗氏创新中心他解释说:“我们的系统可以使筛选重点药物库的肾毒性成为可能，从而有助于减少动物实验。”
“我对我们和其他人不断努力增加这种模型的生理相关性感到兴奋，例如通过合并患者特定的和患病的细胞，因为个性化的疗效和安全性是预测药物临床反应的最终目标。”
模拟糖尿病的活动
此前，刘易斯实验室已经成功3D生物打印了一个单一的、可灌注的近端小管。这篇新论文的关键进展是在小管周围添加了可灌注血管。
这两种3D生物打印结构都含有活细胞。在实验中，研究小组研究了小管将葡萄糖输送到血管的能力。研究小组还模拟了高血糖的发生——糖尿病患者体内的高糖水平。“我们发现，高水平的葡萄糖运输到血管腔内的内皮细胞会导致细胞损伤，”该研究的合著者、刘易斯实验室研究助理金伯利·霍曼说。
“通过在小管中循环药物，特异性地抑制近端小管上皮细胞中的主要葡萄糖转运体，我们阻止了这些有害变化发生在邻近血管的内皮细胞上。”
此外，正如研究中所讨论的，“尽管这些实验侧重于急性糖毒性，但我们相信，在模拟慢性高血糖的条件下进行的纵向研究可能为糖尿病血管疾病的治疗提供有价值的见解。”
”三维血管化近端小管模型的肾脏再吸收发表在开放获取中PNAS日报》。它是由，，，，，,
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特色图像显示3D生物打印近端小管(绿色)和血管(红色)。图片来自哈佛大学Wyss研究所
