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高级首席科学家, BioScience Renal, 心血管，肾脏和代谢, BioPharmaceuticals R&D
im体育首页公司生物科学肾脏部高级主管&D
慢性肾脏疾病(CKD)是一种严重的疾病, 病情恶化，公共卫生问题未得到充分认识, 影响全球近8.4亿人.1 超过900万人生活在 CKD 已经发展到肾衰竭了吗, 需要透析或肾移植, and by 2040, CKD预计将成为世界第五大死亡原因.2,3,4
通过观察完整生理系统的复杂性, im体育首页可以更好地了解疾病中的功能障碍. 肾脏由大约20-40种不同的细胞类型组成, 布置在复杂的建筑矩阵中. CKD的特点是多种分子通路的参与, connections, 以及复杂的病理生理学, 所有这些都为开发针对这种情况的新疗法带来了挑战. Previously, 研究人员会使用静电, 一两个细胞模型, 加入研究化合物，然后检查任何潜在的相互作用. However, these standard, 基于非流体的二维细胞模型还不能反映肾脏环境的三维复杂性(包括微流体流动), 剪应力和细胞信号传递). 因此，结果并不总是忠实地代表体内发生的事情. 三维培养系统(e.g.肾脏微生理系统或 kidney-on-chips)提供了一个更真实的“实时”窗口来了解CKD的情况. 肾脏微生理系统(MPS)允许不同类型的细胞共同培养, 使细胞相互作用和信号在健康和患病的肾脏中进行研究. 这为识别和达到相关治疗靶点提供了更高精度的可能性, 以及测试研究化合物的行为和进行药物筛选.
最近im体育首页介绍了两种类型的 kidney-on-chip models, 两者都与肾脏的生理和结构高度吻合, 在2021年美国肾病学会年会上. 它们的保真度可以帮助揭示肾脏的内部病理生理学，并有可能评估肾脏治疗的效果.
Glomerulus-on-a-chip
肾MPS通常培养单一类型的细胞, 有时与第二种细胞类型相邻, 在3D平台上模拟生理状况. 这是im体育首页第一次与仿效公司合作., 三种不同细胞类型(肾小球内皮细胞[GECs])的生长和相互作用, 诱导多能干细胞[hiPSC]来源的足细胞和系膜细胞[MCs])反映肾脏的过滤屏障 glomerulus-on-a-chip technology.5 使用转录组学和高含量成像进行分析，以阐明每种细胞类型对其邻居的影响.
初步的研究结果表明，在微流体环境中，所有三种类型的细胞都表现出相互之间的串扰, 证明im体育首页的三培养模型是研究健康肾小球功能的高度生理学相关工具. im体育首页希望这将有助于更好地理解肾小球疾病的机制，并提高新疗法的资格.
Tubule-on-a-chip
The second system (tubule-on-a-chip)设计用于研究3D血管化小管模型中生长的近端小管上皮细胞(PTECs)和肾小球内皮细胞(HGECs)与静态覆膜/非覆膜模型中生长的细胞的表型. 由内皮细胞或上皮细胞组成的管组在3D通道中一起生长, 再现肾小管的微环境及其再吸收和分泌功能. 当在这个3D基质上生长时，两种细胞类型都显示出典型的健康特征 in vivo 肾细胞-这是与2D系统相比，其中细胞通常以患病的方式表现.6
片上管由内衬有内皮细胞或上皮细胞的管组成，在3D通道中一起生长
原位血管内皮细胞(左)和管状上皮细胞(右), 染色:细胞核(蓝色), VeCAD (yellow), NA/K ATPase (green), Actin (red)
生物传感器也可以引入MPS模型, 在特定刺激下连续测量基因和蛋白质组特征. 由于MPS平台允许对许多单元类型和参数进行“实时”分析，这就增加了数据生成方面的吞吐量, 并提供了比以前的2D模型更易于翻译和与患者相关的结果.
到今天为止，还没有报道 in vitro 充分模拟肾脏功能的细胞模型. 患者来源的原代细胞是在实验室环境中模拟疾病状态和测试潜在候选药物的理想细胞. However, 这些细胞给科学家带来了挑战, 包括有限的供应, 失去生理特性的:在培养时失去生理特性的, 事实是很难将它们扩大到所需的规模 in vitro assays.
许多研究人员对复制器官功能感兴趣 organoids 其中包括至少11种不同的细胞类型，是整个器官正常运作所必需的. 虽然复制出来的结构和实际器官不一样, 细胞的混合产生了类似于所见情况的相互作用 in vivo. 最终，im体育首页希望多肾 component-on-a-chip 设备可以连接在一起形成一个整体 organ-on-a-chip. 这将创建一个对整个人类肾脏具有高保真度的可翻译系统.
Kidney-on-chip 这项技术有潜力增强和加速im体育首页将科学转化为CKD患者创新药物的能力. im体育首页致力于革命性的CKD治疗. 通过为不同的科学和临床学科(包括工程学)之间的专业知识共享创造更多的机会, biophysics, 和生物学——im体育首页将加强对CKD的了解，并推进治疗肾脏疾病的新方法和技术.
