
在可移取的膜上培养 3 类人肾小球细胞
肾小球滤过屏障让水和小分子通过,同时限制白蛋白等较大血浆蛋白的流失。大邱庆北科学技术院(DGIST)与马萨诸塞大学阿默斯特分校(University of Massachusetts Amherst)团队在 ACS Pharmacology & Translational Science 报道一个可装卸的膜式芯片模型,希望降低灌流培养和后续检测的操作复杂度。
团队采用人肾小球内皮细胞、系膜细胞和足细胞,在常规 Transwell 多孔膜的两侧共同培养。内皮细胞位于下侧,足细胞与系膜细胞位于上侧。形成细胞屏障的 Transwell 可移入芯片,也可取出进行检测。
芯片按常规 24 孔板的规格设计,含 4 条独立灌流通道。每条通道可连接 4 个 Transwell,两端设开放储液池,便于培养液交换和取样。
重力灌流支持培养与白蛋白运输
摇摆平台使两端储液池交替产生高度差,从而推动液体循环,无需外接泵或管路。团队比较多个倾斜角度产生的流量,采用 15 μL/min 条件,兼顾培养液交换和较低剪切力。
3 类细胞模型连续培养 7 天,细胞活性逐渐增加,跨膜电阻保持在 67–87 Ω·cm²;无细胞膜约为 50 Ω·cm²。成像显示,灌流条件下 3 类细胞的形态和分布较好保持。
功能测试用白蛋白从储液池一侧向 Transwell 内的运输量评价屏障。团队分别测量两侧浓度,再以 Transwell 内与储液池的浓度比表示通透性。3 类细胞共同培养的灌流模型,比无细胞膜或较少细胞组合更能限制白蛋白通过。
多柔比星增加白蛋白通透,并伴随细胞损伤
团队随后使用 0、0.3 和 0.7 μM 多柔比星处理模型 2 天。灌流条件下,白蛋白通透性随药物浓度增加,最高约为未处理条件的 2 倍,提示细胞屏障的限制能力下降。
成像还观察到内皮细胞变短、脱落增加,足细胞和系膜细胞也出现更多脱落。3 类细胞的荧光信号与共同培养物的 ATP 发光信号随药物处理下降,使白蛋白运输变化可与具体的细胞损伤表征相互比较。
静态培养的白蛋白运输在各组中都很少,即使增加多柔比星浓度也未出现同样的运输变化。流动条件因此影响这种通透测试的可观察范围,评价时需要结合培养条件。
便于平行实验,后续还需拓展药物与组织条件
可装卸 Transwell 与开放储液池,让膜培养、取样和常规分析工具更容易结合。4 条通道可以在同一芯片内比较条件,多个芯片也可在摇摆平台上共同运行。
本次采用整体 ATP 检测评价共同培养细胞的活性;各类细胞的差别主要通过荧光观察。药物损伤结果集中于多柔比星,尚没有多药物测试集或患者资料评价。
作者提出,后续可加入免疫成分、机械拉伸和激素影响,完善肾小球环境;更高密度孔板、不同器官连接及商业制造也属于继续开发方向。