“芯片上的肾小球”功能可媲美真正肾脏

科技日报纽约8月13日电 （记者冯卫东）肾脏不断地过滤血液并清除体内毒素，而慢性肾病的病症特点在于执行该基本功能的能力降低。《自然⋅通信》杂志近日发表了一项具有里程碑意义的研究：美国科学家展示的一种体外肾脏模型，具有与真正的肾脏几乎相同的功能，有望改变慢性肾病等疾病的研究过程。

肾脏含有称为肾小球的特殊结构。每个肾小球是一个过滤屏障，由两层高度特化的细胞层和一个充当选择性过滤器的膜组成。当血液通过每个肾小球时，毒素和小分子可以通过，而蛋白质和其他重要成分则保留在血液中。

肾脏研究领域的一大挑战就是在体外复制肾小球。使用标准技术在实验室中很难重建肾小球过滤屏障。大多数已发表的研究在两个细胞层之间使用人造膜，虽可交换液体，但细胞不能以与生物学相同的方式穿过该膜，这导致模型无法真正过滤。

当前实验中缺少的关键组件是具有选择性的过滤器，允许适当的细胞间通信。洛杉矶儿童医院开发的新模型以一种允许形成天然肾小球屏障的方式培养健康的肾细胞，就像在体内一样。肾小球模型的功能与真正的肾脏几乎相同。研究人员称，这种完全来自健康人体肾脏组织的模型为“芯片上的肾小球”。

研究人员在细胞的一侧添加液体，在另一侧收集“肾小球”过滤后的滤液。在实验中，他们添加了健康个体的血清。在不使用人造过滤器的情况下，体外肾小球表现出人类肾脏的功能：蛋白质保留在血清中，而较小的分子进入滤液。

当添加慢性肾病患者的血清时，研究人员发现，体外肾小球模型在临床上表现出相同类型的损伤：蛋白质开始通过受损过滤器泄漏。在滤液中测得的蛋白质水平匹配患者的临床滤液样品，相关性达90%左右。

研究人员表示，该模型代表了目前体外肾脏研究标准的重大飞跃，为研究慢性肾病损伤的分子机制、更重要的是如何预防损伤打开了大门。该模型还可用于在人体临床试验之前筛选新药。

芯片肾脏肾病与尿毒症透析患者的福音!何时真正造福人类

周逊 肾内科主任医师

日前，《自然·通信》杂志发表了一项在肾病领域具有里程碑意义的研究成果：美国科学家展示的一种体外肾脏模型，具有与真正肾脏几乎相同的功能，它有望改变慢性肾脏病等疾病的研究过程。这是美国洛杉矶儿童医院开发的肾脏新模型，以一种允许形成天然肾小球滤过屏障的方式培养健康的肾细胞，如同在人体内一样。肾小球模型的功能与真正的肾脏几乎相同。研究人员称此模型为芯片肾脏 。

早在3年前，美国范德堡大学的研究人员就用微芯片滤膜和活的肾脏细胞创造一种可植入的人工肾脏，它能将身体产生的废物过滤出去。从而有希望让尿毒症患者彻底摆脱透析。该校医学中心肾病学家创造一种生物混合设备，能模拟肾脏清除毒素功能，让病人不再需要透析，目标是将设备做得足够小并可植入患者体内。这一设备的关键是硅纳米技术微芯片，非常精密，可作为理想的肾小球过滤膜。该装置约包含15个芯片并层层叠起来。

而在这此后，来自大连医科大学附属第一医院的发明人林洪丽等（来源于国家知识产权局，申请号：201821016635.0；公开号：CN208472114U；专利类型：实用新型专利）也研发了一种仿生芯片肾脏，其特征在于：所述仿生芯片肾脏包括下亚克力板，上方依次设置有盖玻片、下PDMS片、上PDMS片和上亚克力板。而在下PDMS片上开设有开口方向向上的肾小球足细胞培养室 ，在上PDMS片上开设有开口方向向下的肾小球内皮细胞培养室 ，肾小球足细胞培养室与肾小球内皮细胞培养室的横断面为等径的圆形，且二者的开口相对，同时在两个培养室之间还设置有多孔聚碳酸酯膜层。

而日前美国的这项芯片肾脏的研究模型被称作为“芯片上的肾小球”，研究人员在细胞的一侧添加液体，在另一侧收集“肾小球”过滤后的滤液。在实验中，当他们添加了健康个体的血清。在不使用人造过滤器的情况下，体外肾小球表现出人类肾脏的功能：蛋白质保留在血清中，而较小的分子进入滤液。在实验中，当添加慢性肾脏病患者的血清时，研究人员发现，体外肾小球模型在临床上表现出相同类型的损伤：蛋白质开始通过受损过滤器泄漏。在过滤液中测得的蛋白质水平匹配患者的临床滤液样品，相关性达90%左右。

研究人员表示，该芯片肾脏模型代表了目前体外肾脏研究标准的重大飞跃，为研究慢性肾脏病损伤的分子机制、更重要的是为如何预防损伤打开了大门。该模型还可用于在人体临床试验之前筛选新药。

或许在不久的将来，该芯片肾脏可造福于肾病与尿毒症透析患者，但仍需等待。随着研究的深入与技术的成熟，咱们肾病与尿毒症患者终将告别过去，迎接更加美好的未来。

文章来源于《肾为先》微信公众号

相关问答

肾机是苹果几?

肾机并不是苹果的型号,它是一种网络用语,源自于中国互联网行业,用来形容某些苹果手机用户极度追求苹果产品,愿意为之付出高昂的代价,甚至会将肾脏贩卖掉来换...

羊穿染色体和基因芯片正常，而且是单脐动脉，宝宝能继续妊...

结果上面来看的话呢,羊水穿刺是正常的话,你就不用太担心了,现在的话呢,单脐动脉不影响宝宝发育的,你也可以咨询医生。结果上面来看的话呢,羊水穿刺...

请问无创DNA10号染色体偏多孩子能要吗_千问健康

请问无创DNA10号染色体偏多孩子能要吗?,无创DNA21,18,13号染色体正常,均为低风险。另外10号染色体偏多说明什么

BCM是什么_车坛

目前基本上所有的车辆都配备了车身控制器,车身控制器的应用使现在的汽车得以实现越来越复杂的功能,并且随着计算机系统和芯片处理能力的发展,现在的...

氮化铝（AlN）具有耐高温、抗冲击、导热性好等优良性能，被广...

[回答](1)氮化铝陶瓷属于无机非金属材料,故选B.(2)①通常情况下,空气中氮气的体积分数约为78%;②因为氮气的密度比氧气小,是一种难于液化的气体,故氮气从...

更换相机的感光元件贵吗-ZOL问答

楼主,更换CCD芯片价格不会很贵,大概在500元左右吧。你的相机要是没有摔过相机的话,那么这个裂纹应该是属于质量问题。楼主可以签直接送去售后维修就可以了...

近年来我国取得哪些科技创新成果?

近年来我国取得科技创新成果:1.使用中国自主芯片制造的超级计算机神威太湖之光登上全球超级计算机500强榜首。2.长征二号丁运载火箭成功将世界首颗量子科学...

macbookair怎么样拆风扇清灰-ZOL问答

2,加电无显故障,这种情况多是部件松动老化或者芯片虚焊损坏引起的,常见的原因:内存松动或者内存本身有问题,重插一下内存或者换根内存试试;主板供电芯片虚焊或者...

现代科技还将继续创造哪些奇迹?

现代科技成就,有以下9条:光电子信息产业:在本世纪微电子和电子计算机技术的基础上,21世纪将把光、电、声、磁等物理特性加以综合开发利用,形成包括光电子器...

炒股这么多年的你，有错过哪只股票，想想都心肝脾肺肾都疼吗?

这一次距离黑马最近,骑上了,耍小心眼又跳下了,结果黑马一溜烟地跑掉,眼睁睁地错过了一只好股票。2018年随着毛衣战而起,看好芯片行业,开始买入了紫光国微...201...