同源 iPSC 肾小球芯片的滤过与多柔比星损伤测试
在超薄膜两侧培养同一人 iPSC 系来源的足细胞与内皮，检测菊粉和白蛋白通过比例，再观察药物引起的屏障损伤。
用途与模型
- 研究用途
- 研究肾小球细胞间交流、分子滤过选择性及多柔比星引起的足细胞与屏障变化。
- 模型与细胞来源
- PGP-1 人诱导多能干细胞（induced pluripotent stem cells，iPSC）来源中间中胚层细胞和血管内皮；前者在芯片中分化为足细胞。
- 方法版本
- 2024 年 3.5 μm 电纺丝素膜双通道版本
- 实验形式
- 尿侧与血管侧平行通道以 3.5 μm 电纺丝素膜分隔，足细胞与内皮位于相对两侧。
材料与平台
- 细胞与起始接种
- 同一 PGP-1 系来源内皮 6×10⁶ 个/mL、25 μL 先接种；中间中胚层细胞 20 万个/mL、30 μL 随后接种。
- 分化与灌流
- 足细胞诱导培养液含 VEGF、activin A、BMP7、视黄酸及 CHIR99021；常用每通道 1 μL/min 灌流培养 4 天。尿素等部分检测另用 4.09 μL/min 泵。
- 滤过探针
- 荧光白蛋白 100 μg/mL、菊粉 10 μg/mL；尿素检测浓度 300 μg/mL，探针灌流观察 6 小时。
- 药物与检测
- 血管侧多柔比星 0.5 μg/mL 处理 3 天，0.1% DMSO 对照；免疫荧光、电镜及两侧流体检测。
测量指标与分析
- 尿侧流出液与血管侧输入液的菊粉/白蛋白浓度比
- 尿素浓度比
- nephrin/podocin 与足突样结构
- 内皮 VE-cadherin 和窗孔结构
滤过百分比以尿侧流出液浓度除以血管侧输入储液浓度，再乘 100%。比较有无细胞及有无药物条件，并结合两类细胞的形态和谱系蛋白分析屏障变化。
研究设计与结果
实验条件比较
- 研究设计
- 细胞与无细胞装置的滤过比较，以及多柔比星与 DMSO 对照的足细胞和分子滤过比较。
- 测试范围
- 菊粉/白蛋白及药物滤过分析各为 3 次独立重复；尿素为 2 次独立重复，均使用单一 PGP-1 系。
- 参照体系
- 无细胞膜装置、内皮单培养形态，以及 0.1% DMSO 对照。
- 研究结果
- 未受药物损伤的细胞芯片中，菊粉约 7%、白蛋白约 0.5%；多柔比星后两者滤过比例均升高，伴随足细胞结构改变。内皮结构和 VE-cadherin 保持相对较好。
适用条件与研究局限
- 只有单一 iPSC 系和单一药物损伤测试，尚未形成多供者药物验证。
- 不同检测采用不同泵设置，滤过指标需与相应流动条件一起解释。
- 丝素膜透光性有限，当前组织表型观察以免疫荧光和电镜等终点为主。
来源与原文
- An ultrathin membrane mediates tissue-specific morphogenesis and barrier function in a human kidney chip.原始研究 · Science Advances · 2024-06-05