元素百科介绍研究人员利用器官芯片技术构建糖尿病肾病模型。近日，由中国科学院大连化学物理研究所研究员秦建华领导的微流控芯片研究团队利用器官芯片技术成功构建了功能性肾芯片系统，模拟糖尿病肾病早期病理变化。相关研究成果发表在Lab on a Chip (2017,17(10):1749-1760)杂志上。
糖尿病肾病的损害表现
糖尿病肾病是糖尿病的常见并发症之一，也是慢性肾功能衰竭的主要原因。早期肾损伤主要表现为肾小球组织结构和高血糖过滤功能损伤，导致蛋白尿。该疾病的发病机制复杂，给治疗带来了挑战。在体外建立有效的疾病模型对深入研究其发病机制和早期预防具有重要意义。
建立糖尿病肾病模型
在这项工作中，研究人员通过多维分区的功能芯片设计和结构，创新性地构建了含有原始肾小球组织(肾小球内皮细胞和足细胞等)的原始肾小球组织(肾小球内皮细胞和足细胞等)、动态三维肾芯片系统的基质成分和血管样机械流体，以反映肾小球近生理的微环境和功能特征。在此基础上，研究人员进一步研究了高糖条件对肾小球屏障和过滤功能的影响。结果表明，高糖刺激可诱发肾小球屏障过滤白蛋白增加，肾小球细胞氧化应激水平增加，足细胞与肾小球内皮细胞分离迁移，在一定程度上反映了糖尿病肾病早期肾损伤的主要病理变化特征。
这种工程肾芯片系统不仅可以模拟肾小球组织的生理微环境，还可以获得肾细胞动态迁移和上皮间质化（EMT）定量生物学信息为进一步分析糖尿病肾病的发病机制、药物肾毒性评价和肾小球相关疾病的研究提供了新的思路。特别是芯片系统首次实现了原肾小球组织2周以上的原位培养和功能维护，在很大程度上克服了传统方法难以实现原体组织长期培养的技术瓶颈，为少量肾组织的临床分析和转化医学研究提供了强有力的技术支持。
人体器官芯片（organs-on-a-chip）它是近年来发展起来的一种新兴的前沿交叉学科技术。它以前所未有的方式见证了身体的各种生物行为，在新药发现、疾病机制和毒性预测方面具有重要的应用前景。近年来，大连化学微流控芯片研究团队主要致力于器官芯片技术和生物医学交叉学科研究，利用工程原理和多学科集成手段建立了一系列功能器官芯片系统，建立了肝、肾、肠、血脑屏障等缩微器官模型和多器官集成芯片系统，开始用于生物研究、毒性测试和干细胞。
国家自然科学基金和科技部国际合作项目支持上述研究工作。
