Development of a highly functional microkidney model and its application to bioassays

高功能微肾模型的开发及其在生物测定中的应用

基本信息

批准号：
20H02762
负责人：
佐藤記一
金额：
$ 11.48万
依托单位：
Gunma University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
财政年份：
2020
资助国家：
日本
起止时间：
2020-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

腎疾患の発症機構の解明や治療法・治療薬の探索には、腎疾患の過程を詳細に解析可能な分析法が必要であるが、腎排泄の機能をもつ生体外腎モデルや、その各種疾患モデルは開発されておらず、動物実験に頼る部分が多かった。そこで、本研究ではマイクロ流体デバイス内にヒトの腎臓由来の細胞を2次元および3次元共培養することで、糸球体モデルと尿細管モデルを開発することをめざした。本年度は昨年度までに引き続き、デバイスを作製し、その内部での細胞培養条件の最適化を試みた。糸球体については健常ヒトポドサイト細胞株および健常ヒト糸球体内皮細胞株の共培養を、尿細管についてはヒト腎近位尿細管細胞と健常ヒト糸球体内皮細胞株の共培養を試みた。培地組成、培地流速、培養温度、血管側流路への印加圧力、メンブレンフィルターのコーティング条件、ハイドロゲルの種類や組成などを検討し、培養条件の最適化を試みた。また、２次元糸球体モデルについては培地流による剪断応力を印加した状態でのモデル構築を検討した。また、得られた正常モデルに対して、lipopolysaccharideやPuromycin Aminonucleosideを作用させることにより、疾患モデルの構築を行った。構築したモデルについて、低分子化合物およびタンパク質を血管側流路に添加し、尿細管側流路に漏出してきた量をはかることにより透過率を算出した。試料として蛍光物質や蛍光標識タンパク質を用いることで、流路内での定量を試み、流路のサイズや各流路での溶液の流速を検討することにより、より実際の腎臓に近い透過率が得られるようにシステムの最適化を行い、さらに正常モデルと疾患モデルの差異について検討した。

为了阐明肾脏疾病的发病机制并寻找治疗方法和药物，需要能够详细分析肾脏疾病过程的分析方法，目前还没有开发出疾病模型，并且大部分工作依赖于动物实验。因此，在本研究中，我们旨在通过在微流体装置中以二维和三维共培养人肾源性细胞来开发肾小球模型和肾小管模型。今年，继去年之后，我们创建了一个设备，并尝试优化其内部的细胞培养条件。对于肾小球，我们尝试共培养健康人足细胞细胞系和健康人肾小球内皮细胞系，对于肾小管，我们尝试共培养人肾近端肾小管细胞和健康人肾小球内皮细胞系。我们尝试通过检查培养基成分、培养基流速、培养温度、施加于血管侧通道的压力、膜过滤涂层条件、水凝胶类型和成分等来优化培养条件。此外，关于二维肾小球模型，我们考虑在施加介质流动引起的剪切应力的同时构建模型。此外，通过将脂多糖和嘌呤霉素氨基核苷应用于所获得的正常模型来构建疾病模型。对于构建的模型，通过向血管侧流路添加低分子量化合物和蛋白质并测量渗漏到肾小管侧流路的量来计算透射率。通过使用荧光物质或荧光标记蛋白质作为样品，我们尝试在流道内对其进行定量，并通过考虑流道的大小和每个通道中溶液的流速，我们能够获得透射率对系统进行了优化，以获得更接近实际肾脏的结果，并研究了正常模型和疾病模型之间的差异。