Bubreg igra vitalnu ulogu u održavanju homeostaze u telu tako što eliminiše toksične i suvišne supstance u krvotoku, uključujući otpad koji nastaje tokom metaboličkih procesa, kroz urin. Ipak, toksičnost se može izazvati i u bubrezima od određenih lekova. Nedavno je istraživački tim iz POSTECH-a konstruisao veštački bubreg koji omogućava rano otkrivanje neželjenih reakcija na lek.
Istraživački tim POSTECH na čelu sa profesorom Dong-Voo Choom i profesorom Jinah Jang (Odeljenje za mašinstvo) proizveo je glomerularni mikrožilni sud-na-čipu, koji uključuje glomerularne endotelne ćelije, slojeve podocita i glomerularnu bazalnu membranu (GBM) koristeći proces proizvodnje u jednom koraku. Nalazi istraživanja objavljeni su u časopisu Biofabrication.
Nefron je osnovna strukturna i funkcionalna jedinica u bubregu. Obuhvata mrežu malih krvnih sudova zvanih glomerul, uvijenih u oblik u obliku niti, koji doprinosi formiranju bubrežnog korpuskula zajedno sa glomerularnim kapsulama. Takođe igra ulogu u uklanjanju otpada iz krvi. Kada se daje prevelika količina lekova, nefron je često prvi organ koji pokazuje toksičnost leka u telu.
Imajući u vidu ovaj izazov, napori su usmereni ka razvoju veštačkih organa koji mogu da odrede stepen toksičnosti izazvane specifičnim koncentracijama i kombinacijama lekova pre stvarne primene leka. Međutim, treba napomenuti da je glomerul odgovoran ne samo za regulaciju endotelnih ćelija, već i za selektivno oslobađanje proteina. Ova funkcija zahteva interakcije podocita i GBM proteina i izvršava se na mikroskopskoj skali, što otežava njenu emulaciju.
Tim je uspešno proizveo glomerularni mikrožilni sud na čipu koji rekapitulira složeni raspored glomerularnih endotelnih ćelija, slojeva podocita i GBM-a u jednom koraku. Ovaj perfuzibilni čip dozvoljava ko-kulturu jednoslojnog glomerularnog endotela i epitela podocita, koji pokazuju zrele funkcionalne markere glomerularnih ćelija. Štaviše, pravilne interakcije između ovih ćelija dovode do proizvodnje GBM proteina, ključnih komponenti GBM in vivo. Pored toga, tim je procenio kapacitet selektivne permeabilnosti, karakterističnu funkciju barijere glomerularne filtracije u ovom novom glomerularnom modelu, kao i procenio odgovor ovog modela na povrede izazvane Adriamicinom i hiperglikemijom.
„Uspešno smo replicirali glomerularne jedinice bubrega, koje nude bezgranični potencijal za skrining lekova i testiranje nefrotoksičnosti u kliničkoj praksi“, objasnio je profesor Dong-Vu Čo koji je vodio studiju. On je dodao: „Ovaj razvoj će nam omogućiti da rano otkrijemo toksičnost lekova olakšavajući modeliranje bolesti glomerula i pružajući personalizovani tretman za pacijente.
