Chip thận mới mang lại bước đột phá cho phát triển thuốc và y học cá nhân hóa

Y học cá nhân hóa đang ngày càng trở thành xu hướng trong việc phát triển các liệu pháp điều trị và mô hình hóa bệnh lý, đặc biệt là trong lĩnh vực thận học. Một nhóm nghiên cứu đã kết hợp thành công công nghệ OPTECs-on-Chip với các tế bào gốc có nguồn gốc từ bệnh nhân, tạo ra các mô hình mô phỏng chức năng thận chính xác trên in vivo.

Mô hình nghiên cứu chip thận

Phát triển các công cụ sàng lọc thuốc tiên tiến rất quan trọng đối với sự tiến bộ của y học cá nhân hóa và tạo ra các phương pháp điều trị hiệu quả hơn. Thận là cơ quan được quan tâm trong lĩnh vực này.

Ví dụ, ống thận gần rất quan trọng trong việc tái hấp thu các chất cần thiết từ máu trước khi hình thành nước tiểu. Tuy nhiên, các mô hình in vitro truyền thống thường gặp khó khăn trong việc tái tạo chính xác điều này, không biểu hiện được các protein vận chuyển quan trọng như chất vận chuyển anion hữu cơ - OAT1/3 và chất vận chuyển cation hữu cơ 2 - OCT2.

Một nhóm nghiên cứu tại Đại học Kyoto đã phát triển một mô hình ống thận gần trên chip dựa trên các cơ quan thận từ tế bào iPS của con người (OPTECs-on-Chip) mô phỏng sinh lý thận trên in vivo gần như chính xác. 

Mô hình này cho thấy sự hiện diện và tăng cường của các protein vận chuyển thiết yếu trên thận. Từ đó trở thành công cụ đánh giá khả năng vận chuyển thuốc và độc tính trên thận.

Theo Cheng Ma, Khoa Sau đại học về Kỹ thuật, Đại học Kyoto cho biết, mô hình OPTECs-on-Chip cho thấy sự cải thiện đáng kể sự hiện diện và chức năng của các chất vận chuyển OAT1/3 và OCT2 so với các mô hình trước đây sử dụng các tế bào bất tử.

Hệ thống vi sinh lý học này (MPS) sử dụng hai quy trình biệt hóa được áp dụng rộng rãi để tạo ra các cơ quan thận nhỏ (organoid), tích hợp chúng vào một hệ thống vi lưu để hình thành mô hình ống thận gần. Hệ thống này đã thành công trong việc duy trì sự hiện diện của các chất vận chuyển, tái tạo các cơ chế bài tiết thuốc ở ống thận gần trong môi trường in vitro, mô phỏng chức năng của mô biểu mô người.

Ý nghĩa hệ thống vi sinh lý MPS

Trưởng nhóm Ryuji Yokokawa tại Khoa Kỹ thuật Vi mô của Đại học Kyoto giải thích rằng lắng nghe nhu cầu của các công ty dược phẩm để phát triển chip thận chức năng cao là cách tốt nhất để nhóm nghiên cứu tích hợp công nghệ MPS vào quá trình phát triển thuốc.

Cộng sự Minoru Takasato tại Trung tâm Nghiên cứu Động lực học Hệ thống sinh học RIKEN, cùng với Toshikazu Araoka thuộc Trung tâm Nghiên cứu và Ứng dụng Tế bào iPS của KyotoU cho biết thêm rằng nhóm nghiên cứu đã chứng minh được OPTECs-on-Chip không chỉ đánh giá độc tính đối với thận mà còn định lượng các chất nền xuyên tế bào được vận chuyển bởi OAT1, OAT3 và OCT2. 

Điều này làm nổi bật những lợi ích của việc sử dụng các tế bào có nguồn gốc từ tế bào iPS và hệ thống vi lưu để sao chép các cơ chế vận chuyển tế bào trong cơ thể sống.

Nhóm của Yokokawa dự kiến ​​áp dụng mô hình MPS của họ như một công cụ sàng lọc để phát triển các loại thuốc mới bằng cách đánh giá quá trình vận chuyển và độc tính trên thận của nhiều loại protein màng khác nhau. Mô hình của nhóm nghiên cứu có tiềm năng đáng kể cho việc sàng lọc thuốc và y học cá nhân hóa.

Bằng cách kết hợp các tế bào gốc có nguồn gốc từ bệnh nhân, các nhà khoa học có thể phát triển các đánh giá cá nhân hóa cho việc vận chuyển ở thận và mô hình hóa bệnh tật.

Những nghiên cứu về chip thận này đã khẳng định tiềm năng to lớn trong việc cách mạng hóa quy trình phát triển thuốc và cá nhân hóa phương pháp điều trị bệnh thận. Với những ưu điểm của chip thận trong nghiên cứu hứa hẹn sẽ mang lại những bước đột phá trong nền y học.