Платформа, которая может помочь фармацевтическим, химическим и пищевым компаниям проводить поиск безопасных соединений для почек, была создана учеными A * STAR, которые создали самый быстрый и эффективный протокол для превращения стволовых клеток в клетки проксимальных канальцев почек (PTC).
Даниэле Зинк из Института биоинженерии и нанотехнологий A * STAR (IBN) и его коллеги в течение последних нескольких лет стремились превратить человеческие стволовые клетки в ПТК. Эти клетки происходят из функциональной единицы почек, известной как нефрон, и они особенно уязвимы для токсичности из-за их роли в транспорте, метаболизме и удалении соединений.
Повреждение PTC может привести к серьезным проблемам со здоровьем, таким как острое повреждение почек или хроническое заболевание почек. Поэтому система, которая может предсказать токсичность почек в лаборатории до того, как экспериментальные лекарства, косметика или химические вещества когда-либо достигнут пациентов, является ценным инструментом исследования.
«Эта новая платформа для скрининга снизит затраты для промышленности и поможет разработать более безопасные соединения,» говорит Зинк.
В сотрудничестве с исполнительным директором IBN Джеки Й. Инь, команда Зинка впервые успешно создала ПТК с эмбриональными стволовыми клетками. Параллельно команда Зинка разработала первую платформу для прогнозирующего скрининга почек in vitro. Объединение технологий привело к созданию первой платформы для скрининга на почечную токсичность на основе стволовых клеток. Но процесс дифференциации был неэффективным. Итак, исследователи обратились к индуцированным плюрипотентным стволовым клеткам (ИПСК), образованным путем перепрограммирования взрослых клеток в эмбрионоподобное состояние, и разработали одноэтапный протокол для превращения этих стволовых клеток в желаемые клетки почек всего за восемь дней. Клетки проксимальных канальцев были чистыми более чем на 90% – достаточно для тестирования на токсичность.
Лаборатория Зинка объединила полученные из ИПСК ПТК с их технологией скрининга и аналитическими методами, разработанными группой Лит-Хсин Лу в Институте биоинформатики A * STAR. Используя эту платформу для скрининга, исследователи изучили 30 соединений – некоторые из них были безопасны, другие токсичны – и обнаружили, что платформа предсказывает токсичность для почек с высокой точностью. Они также изучили клеточные пути повреждения, вызванного лекарствами, и обнаружили, что полученные из ИПСК почечные клетки правильно воспроизводят известные механизмы токсичности.
«Мы разработали первые платформы для скрининга почек без животных и единственную модель на основе ИПСК для точного прогнозирования токсичности почек у людей,» говорит Зинк.
Зинк и ее команда теперь используют тот же подход для создания платформ для персонализированной проверки на наркотики. Между тем, они адаптируют процесс, чтобы сделать его более совместимым для использования в промышленных масштабах. «Мы продолжим работать с лабораторией Инь над разработкой автоматизированных и микрофлюидных платформ,» Цинк говорит.
