Исследование, проведенное Детским научно-исследовательским институтом Мердока (MCRI) и биотехнологической компанией Organovo и опубликованное в Nature Materials, показало, что исследовательская группа также подтвердила использование 3D-биопечати человеческих мини-почек для скрининга токсичности лекарств от класса лекарств, которые, как известно, вызывают повреждение почек у людей.
Исследование показало, как трехмерная биопечать стволовых клеток может производить достаточно большие листы почечной ткани, необходимые для трансплантации.
Подобно выдавливанию зубной пасты из тюбика, 3D-биопечать на основе экструзии использует «биочерку», сделанную из пасты стволовых клеток, выдавленную пипеткой с компьютерным управлением для создания искусственной живой ткани в чашке.
Исследователи MCRI объединились с Organovo Inc из Сан-Диего, чтобы создать мини-органы.
Профессор MCRI Мелисса Литтл, мировой лидер в области моделирования почек человека, впервые начала выращивать органоиды почек в 2015 году. Но этот новый метод биопечати быстрее, надежнее и позволяет масштабировать весь процесс.
Исследование показало, что с помощью 3D-биопечати теперь можно создать около 200 мини-почек за 10 минут без ущерба для качества.
Мини-почки с биопечатью, размером от крупицы риса до ногтя, полностью напоминают почку обычного размера, включая крошечные трубочки и кровеносные сосуды, которые образуют фильтрующие структуры органа, называемые нефронами.
Профессор Литтл сказала, что с помощью мини-органов ее команда надеется проверить лекарства, чтобы найти новые методы лечения заболеваний почек или проверить, может ли новое лекарство повредить почки.
"Поражение почек, вызванное лекарственными препаратами, является серьезным побочным эффектом, и его трудно предсказать с помощью исследований на животных. Биопечать почек человека – это практический подход к тестированию на токсичность перед использованием », – сказала она.
В этом исследовании была проверена токсичность аминогликозидов, класса антибиотиков, которые обычно повреждают почки.
«Мы обнаружили повышенную гибель определенных типов клеток в почках, обработанных аминогликозидами», – сказал профессор Литтл.
"Создание стволовых клеток у пациента с генетическим заболеванием почек и последующее выращивание из них мини-почек также открывает путь для разработки планов лечения, специфичных для каждого пациента, которые можно распространить на ряд заболеваний почек."
Профессор Литтл сказал, что исследование показало, что выращивание человеческой ткани из стволовых клеток также открывает перспективы создания биоинженерной ткани почек.
«Трехмерная биопечать может генерировать большее количество почечной ткани, но с точным изменением биофизических свойств, включая количество и конформацию клеток, улучшая результат», – сказала она.
В настоящее время 1.5 миллионов австралийцев не знают, что у них есть ранние признаки заболевания почек, такие как снижение диуреза, задержка жидкости и одышка.
Профессор Литтл сказал, что до этого исследования возможность использования мини-почек для создания трансплантируемой ткани была слишком далека, чтобы рассматривать ее.
«Путь к заместительной почечной терапии с использованием почечной ткани, полученной из стволовых клеток, потребует значительного увеличения количества структур нефронов, присутствующих в ткани, подлежащей трансплантации», – сказала она.
«Используя экструзионную биопечать, мы улучшили окончательное количество нефронов, которое в конечном итоге определит, сможем ли мы трансплантировать эти ткани людям."