科学家们结合了两种方法来模拟这种疾病 - 培养皿中的器官和器官芯片技术 - 以显示葡萄糖(血液中常见的一种糖)在形成PKD囊肿中的作用。
发表在Nature Communications上的结果可能会导致更好的方法来测试和开发PKD的治疗方法，也许还有其他疾病。
培养皿中的器官或类器官是在实验室培养皿中生长的器官的微型版本。它可以模仿人体器官结构和功能的关键特征。器官芯片或组织芯片是更复杂的3D模型，包含通道和活细胞，旨在模拟器官和组织结构和环境。
NIH的国家推进转化科学中心(NCATS)研究计划将这两种技术开发为基于人类细胞的方法来研究疾病，并更好地预测药物对人类是安全的还是有毒的。
在PKD中，肾脏中的微小管(小管)像水球一样膨胀，在几十年内形成液囊。囊或囊肿最终会排挤健康组织，导致肾功能问题和肾衰竭。科学家们已经确定了导致PKD的许多基因，但关于这种疾病的许多内容仍然未知，包括囊肿是如何形成的。
“我们能够将小管中囊肿形成的复杂过程归结为培养皿中的过程，只需几周的时间，但缺乏进一步研究疾病的技术，”华盛顿大学医学院科学家Benjamin Freedman博士说。“动物模型很有帮助，但将这些研究的结果转化为peopl一直是一个挑战。
Freedman，合著者Jonathan Himmelfarb医学博士和他们在西雅图的同事决定探索将类器官技术与组织芯片平台相结合。科学家认为流体流动在囊肿的发展中很重要，但他们没有办法在类器官中测试这一理论。
“在肾脏中，液体总是通过小管;在任何给定的时刻，肾脏都有大约25%的体液通过它们，“弗里德曼解释说。“我们无法在培养皿中重现这个系统，因为液体需要通过肾脏结构。在组织芯片中使用微流体技术是自然的下一步。
Freedman的研究小组表明，将PKD芯片类器官模型暴露于水，糖，氨基酸和其他营养素的组合中会导致囊肿相对较快地扩张。他们发现囊肿吸收葡萄糖并从经过它们的液体中吸收水分，使囊肿变大。虽然肾脏通常吸收葡萄糖，但葡萄糖吸收与PKD囊肿的形成无关。
“囊肿可以吸收葡萄糖并不奇怪，但令人惊讶的是它们依赖于葡萄糖。这是思考这些囊肿如何形成的新方式，“弗里德曼说。
科学家们向患有PKD的小鼠添加了荧光葡萄糖，发现小鼠囊肿也吸收了葡萄糖。“我们认为小管正在吸收小鼠的液体，就像在类器官中一样。肾脏变大，随着小管随着时间的推移而扩大以适应扩张，囊肿形成，“弗里德曼说。
了解PKD的机制可以指出治疗它的新方法。作为研究的一部分，研究小组表明，添加阻断葡萄糖转运的化合物可以防止囊肿生长。弗里德曼指出，正在为其他类型的肾脏疾病开发葡萄糖抑制剂。
“研究人员已经表明，模拟流体流动对于使该系统更像PKD肾脏中的环境至关重要，”NCATS特别倡议办公室主任Danilo Tagle博士说。
“结合这两种技术使组织芯片技术更适用于药物发现和药物开发，并允许研究人员利用这两个平台的优势。这对于未来以新的方式研究其他疾病非常有希望。
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