Инженеры-биомедики из Университета Дьюка разработали метод изучения того, как повреждаются и деформируются ключевые клетки почек. Новая модель выявила важный механизм тяжелого заболевания почек и указала на ранние биомаркеры заболевания и потенциальные терапевтические вмешательства.
Исследование появилось в сети 10 декабря 2021 года в журнале ACS Chemical Biology .
«Изменения в молекулярном ландшафте клеток в норме и при болезни могут помочь открыть новые диагностические и терапевтические мишени», — сказала Самира Муса, доцент кафедры биомедицинской инженерии Университета Дьюка. «Используя нашу выращенную в лаборатории модель почечной ткани, мы обнаружили две генетические мишени, которые могут обеспечить новые стратегии по спасению почечной ткани от разрушения».
Когда почки здоровы, они действуют как фильтр для организма, отделяя токсины от питательных веществ и избавляясь от отходов. Но когда функция почек нарушена, токсины могут накапливаться по всему телу, что приводит к сердечной недостаточности, высокому кровяному давлению, неврологическим проблемам, сердечным приступам и даже смерти.
По данным Центров по контролю и профилактике заболеваний, от болезней почек страдает более 15 процентов населения США. Однако многие люди не знают, что у них есть заболевание, пока не становится слишком поздно для неинвазивных вмешательств. Эта задержка часто приводит к тому, что пациентам требуется диализ почек и, в конечном итоге, пересадка почки.
Чтобы понять механизмы, лежащие в основе широко распространенного заболевания, Муса и Морган Берт, аспирант лаборатории Мусы, разработали модель для изучения того, что происходит, когда повреждается определенный тип почечных клеток, называемый подоцитом.
На графике показано, как использование адриамицина вызывало повреждение и коллапс подоцитов. Предоставлено: Университет Дьюка.
«Подоциты контролируют удаление токсинов и отходов из крови», — сказал Берт, первый автор исследования. «Наиболее тяжелые формы заболевания почек обычно связаны с повреждением этих клеток, которые не могут регенерировать. Мы хотели смоделировать ранние фазы повреждения подоцитов, чтобы мы могли определить биомаркеры, указывающие на начало заболевания почек».
В предыдущей работе лаборатория Musah продемонстрировала, что они могут направлять индуцированные человеком плюрипотентные стволовые клетки для развития в зрелые и функциональные подоциты. В здоровом состоянии подоциты имеют длинные пальцеобразные структуры, которые соединяются вместе, создавая барьер для фильтрации крови. Чтобы изучить механизм повреждения подоцитов, команда представила химиотерапевтический препарат под названием адриамицин, который так же токсичен для почек, как и для рака.
«Когда мы вводили адриамицин, эти пальцеобразные структуры сплющивались и разрушались», — сказал Берт. «Это имитирует структурные изменения, которые мы наблюдаем у пациентов, и как только это происходит, подоциты больше не могут эффективно фильтровать кровь».
В новом исследовании команда использовала свою модель повреждения подоцитов, чтобы сосредоточиться на роли специфического транскрипционного белка, называемого да-ассоциированным белком, или YAP. Обнаружив ранее, что YAP часто сильно экспрессируется в клетках, обладающих регенеративными способностями, таких как человеческие плюрипотентные стволовые клетки и клетки печени , Муса захотела использовать свою новую модель почки, чтобы увидеть, может ли модулирование активности YAP помочь восстановить повреждения в подоцитах.
