Los riñones trabajan para filtrar constantemente la sangre y eliminar las toxinas del cuerpo. Las condiciones como la enfermedad renal crónica ERC se caracterizan por una capacidad reducida para realizar esta función esencial. La incidencia de ERC está creciendo y más de 1.4 millones de personas dependen de diálisis otrasplante de riñón para sobrevivir. El desarrollo de nuevos tratamientos requiere una comprensión de los mecanismos de progresión de la enfermedad, pero los científicos no han podido modelar con precisión la filtración renal in vitro - hasta ahora
En un estudio histórico publicado en Comunicaciones de la naturaleza , los científicos del Children's Hospital Los Angeles demuestran un in vitro modelo de riñón que podría cambiar el curso de la investigación para enfermedades como la ERC.
El riñón contiene estructuras especializadas llamadas glomérulos. Dentro de cada glomérulo hay una barrera de filtración formada por dos capas delgadas de células altamente especializadas y una membrana que actúa como un filtro selectivo. A medida que la sangre se mueve a través de cada glomérulo, pueden pasar toxinas y moléculas pequeñas.mientras que las proteínas y otros componentes importantes se mantienen en el torrente sanguíneo. "Este proceso de filtración se descompone en pacientes con trastornos renales", explica Laura Perin, PhD, quien es coautora principal del estudio junto con Stefano Da Sacco, PhD."Pero porque no hemos tenido un buen in vitro modelo, todavía no conocemos los mecanismos de lesión del glomérulo en la ERC "
El Dr. Perin y el Dr. Da Sacco realizan investigaciones en el Laboratorio GOFARR de Investigación Regenerativa de Órganos y Terapéutica Celular en Urología junto con el codirector Roger De Filippo, MD, en el Instituto de Investigación Saban de CHLA. El autor principal del estudio fue CHLAinvestigador postdoctoral, compañero Astgik Petrosyan. Juntos, el equipo estudia la estructura del glomérulo para comprender mejor cómo y por qué su capacidad para filtrar la sangre se descompone.
"Un gran desafío en el campo de la investigación renal ha sido tratar de replicar el glomérulo in vitro ", dice el Dr. Da Sacco." En particular, la barrera de filtración glomerular es muy difícil de recrear en un laboratorio utilizando técnicas estándar ". Debido a esto, la mayoría de los estudios publicados han utilizado una membrana artificial entre las dos capas celulares.el líquido puede intercambiarse, las células no pueden comunicarse a través de esta membrana de la misma manera que lo hacen biológicamente. "Esto da como resultado un modelo que realmente no se filtra correctamente", explica.
El componente crítico que falta en los experimentos actuales es un filtro que es selectivo y permite una comunicación adecuada de célula a célula. El Dr. Da Sacco y el Dr. Perin se propusieron cultivar células renales sanas de una manera que permitiera la barrera glomerular naturalformar, tal como lo hace en el cuerpo. Usando contenedores especializados, compartimentados llamados Organoplates TM , los investigadores hicieron exactamente eso.
¿El resultado?
Un modelo de glomérulo que funciona de forma casi idéntica a la que se encuentra en los riñones reales. Ellos llaman a este modelo, que se deriva completamente de tejido renal humano sano, a glomérulo en un chip .
En un lado de las células, los investigadores agregan líquido y, en el otro lado, recogen lo que filtra el 'glomérulo', que se llama filtrado . En su experimento, los científicos agregaron suero sanguíneo de individuos sanos. Sin el uso de un filtro fabricado, el del equipo in vitro el glomérulo se comportó como se espera que actúen los riñones humanos: las proteínas permanecieron en el suero mientras las moléculas más pequeñas pasaban al filtrado. "La barrera que formaron nuestras células de forma natural es selectiva, tal como lo sería en un riñón completamente funcional", diceDr. Da Sacco "Es notable"
Este modelo representa un salto sustancial hacia adelante desde el estándar actual de in vitro investigación renal. "Nuestro sistema se comporta como un glomérulo biológicamente y fisiológicamente correcto", dice el Dr. Perin. "Esto nos abre la puerta para que comprendamos lo que aún no sabemos: los mecanismos moleculares de lesión en la ERC y, lo que es más importante, cómo evitar daños "
Si bien esto parecía un objetivo distante en el pasado, el Dr. Da Sacco y el Dr. Perin ya están recreando y estudiando el estado de la enfermedad en su modelo. Cuando los investigadores agregaron suero de pacientes con ERC, encontraron que el glomérulo exhibía lo mismotipo de daño observado clínicamente: las proteínas comenzaron a filtrarse a través del filtro comprometido. Los niveles de proteína medidos en el filtrado experimental coincidieron con las muestras de filtrado clínico del paciente con una correlación de aproximadamente el 90%.
Este avance abre el camino para numerosas aplicaciones clínicas. En la floreciente era de la medicina personalizada, una preparación como esta se puede utilizar para examinar los mecanismos moleculares del daño renal en pacientes individuales. La progresión de la enfermedad se puede monitorear con el tiempo usando sangre en seriemuestreo. El modelo también podría usarse para la detección de nuevos medicamentos antes de las pruebas clínicas en humanos.
El Dr. Perin y el Dr. Da Sacco, que también son profesores asistentes en la Escuela de Medicina Keck de la USC, son coautores principales de la publicación. Otros autores son Paolo Cravedi de la Escuela de Medicina Icahn en Mount Sinai, Nueva York;Valentina Villani de CHLA; Andrea Angeletti de la Universidad de Bolonia, Italia; Joaquin Manrique de Complejo Hospitalario de Navarra, Pamplona, España; Alessandra Renieri de Azienda Ospedaliera Universitaria Senese, Siena, Italia; y Roger De Filippo de CHLA.
El estudio fue financiado por la Fundación GOFARR y la Familia Schenkman, subvenciones de la Fundación Síndrome de Alport, un Premio TSRI Research Career Development y un Premio Piloto de la Fundación Wright. Organoplates TM fueron adquiridos de MIMETAS, a quienes los autores desean agradecer por brindar capacitación invaluable, soporte técnico y asistencia.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Hospital de Niños de Los Ángeles . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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