Benjamin Boettner, Harvard Con A. Paulson Mühəndislik və Tətbiqi Elmlər Məktəbi

Lisa Lock tərəfindən redaktə edilib , Robert Egan tərəfindən nəzərdən keçirilib

 Redaktorların qeydləri

 GIST

Tercih edilən mənbə kimi əlavə edin

Mühəndisləşdirilmiş sidik kanalı borucuqları mərkəzi kanaldan tumurcuqlanır və ətrafdakı matrisə şaxələnir. Kredit: Harvard Con A. Paulson Mühəndislik və Tətbiqi Elmlər Məktəbi

İnsan böyrəyi hər dəqiqə təxminən bir fincan qanı süzür, tullantıları, artıq mayeni və toksinləri xaric edir, eyni zamanda qan təzyiqini tənzimləyir, vacib elektrolitləri balanslaşdırır, D vitaminini aktivləşdirir və bədənin qırmızı qan hüceyrələrinin istehsalına kömək edir. Bu geniş funksiyalar qismən böyrəyin mürəkkəb quruluşu vasitəsilə həyata keçirilir. Xarici bölgəsində nefronlar kimi tanınan bir milyondan çox mikroskopik vahid qanı süzür, lazımi qida maddələrini yenidən udur və tullantıları sidik şəklində ifraz edir.

Bu çox sayda qan filtrasiya vahidi tərəfindən istehsal olunan sidiyi tək bir sidik axarına yönəltmək üçün böyrək inkişaf zamanı yüksək şaxələnmiş üçölçülü, ağaca bənzər bir “yığıcı kanallar” sistemi yaradır. Sidik axınını sidik axarına və nəticədə böyrəkdən xaricə yönəltməklə yanaşı, toplayan kanallar bədənin duz və turşuluq balansını sağlam səviyyədə saxlamaq və qorumaq üçün lazım olan suyu yenidən udur.

Bu toplama kanal sistemini yenidən qurmağın yollarını tapmaq, kanal qüsurlarının müəyyən böyrək xəstəliklərinə, inkişaf etməmiş böyrəklərə və ya hətta böyrəyin tamamilə olmamasına necə səbəb olduğunu anlamaqda maraqlı olan tədqiqatçıların və biomühəndislərin diqqət mərkəzindədir. Böyrəyin santexnika sistemini aşağıdan yuxarıya doğru qura bilmək, böyrək donorluğu gözləyən bir çox xəstə üçün toxuma əvəzetmə terapiyalarına doğru nəhəng bir addım olardı: Təkcə ABŞ-da 90.000 xəstə böyrək nəqli gözləmə siyahısındadır. Lakin, bu yüksək şaxəli maye daşıyan kanal sisteminin yenidən qurulması böyük bir problemdir və hələlik mümkün deyil.

İndi Harvard Con A. Paulson Mühəndislik və Tətbiqi Elmlər Məktəbində (SEAS) və Harvard Universitetinin Wyss İnstitutunda biomühəndislərdən ibarət bir qrup bu problemi həll etmək üçün böyrəyə xas kök hüceyrə differensiasiyası və orqanoid becərmə texnologiyasını biomühəndislik yanaşmaları ilə birləşdirən bir platforma hazırlayıb. Komandaya SEAS-da Hansjörg Wyss Bioloji İlham Mühəndisliyi üzrə professoru Jennifer Lewis rəhbərlik edir.Kredit: Hüceyrə Biomaterialları (2025). DOI: 10.1016/j.celbio.2025.100297

3D bioçap edilə bilən və insan tərəfindən induksiya edilmiş pluripotent kök hüceyrələrinin mürəkkəb toplama kanal orqanoidlərinə differensiasiyasını dəstəkləyən hüceyrədənkənar matris yaratdıqdan sonra , tədqiqatçılar boruşəkilli toplama kanal şəbəkəsini və drenaj çıxışını təqlid etmək üçün böyrək toplama kanallarını iki fərqli miqyasda hazırladılar. Daha böyük, perfuziya edilə bilən boruşəkilli kanal strukturlarına bitişik geniş boruşəkilli şəbəkələri bioçap etdikdən sonra, ortoqonal olaraq hazırlanmış iki növ struktur qarşılıqlı əlaqələr yaratdı və inteqrasiya olunmuş, toxuma miqyaslı toplama kanal şəbəkəsi qurmağın praktik yolunu nümayiş etdirdi. Tapıntılar Cell Biomaterials jurnalında dərc olunub .

Wyss İnstitutunun 3D Orqan Mühəndisliyi Təşəbbüsünə rəhbərlik edən Lüis bildirib ki, “Yeni inkişaf etmiş platformamız bizə dərman kəşfi və xəstəliklərin modelləşdirilməsi daxil olmaqla birdən çox tətbiq üçün perfuziyaya uğrayan toplama kanalı borucuqları yaratmağa və nəticədə inteqrasiya olunmuş nefron bölmələri və toplama kanal şəbəkələri ilə terapevtik istifadə üçün bütün orqanların biofabrikasiyasına imkan verir”.

Tərs mühəndislikli böyrək inkişafı

Normal böyrək inkişafı zamanı “sidik kisəsi tumurcuğu” adlanan hissə bütün toplama kanal şəbəkəsi üçün toxum kimi fəaliyyət göstərir. Böyüyən və bölünən kiçik bir boru kimi, o, bütün sidik toplayan kanalları yaradır və eyni zamanda böyrək korteksindəki digər hüceyrələrə qanı süzgəcdən keçirən nefronlara differensiasiya etməyi tapşırır. Bu boruşəkilli təşkilatı təqlid etmək, laboratoriyada böyrək kanal şəbəkəsini yenidən yaratmağı hədəfləyən biomühəndislər üçün xüsusi bir çətinlik yaradır.

Böyrək inkişafını təkrarlamaq üçün tədqiqatçılara insan pluripotent kök hüceyrələrini böyrək “orqanoidlərinə”, yəni nefronlar və toplama kanalına bənzər boruşəkilli strukturlar da daxil olmaqla böyrəyin bir çox təşkilati xüsusiyyətlərini nümayiş etdirən hüceyrə aqreqatlarına ayırmağa imkan verən metodlar hazırlanmışdır. Lakin, orqanoidlərin giriş və çıxışı yoxdur və onların toplama kanalları zəif formalaşmış və nisbətən qeyri-mütəşəkkil olaraq qalır, beləliklə, funksional sistemdən məhrumdur.

“Bu problemə yeni bir yol açmaq üçün biz əsasən böyrək orqanoidlərini açdıq və onların borulu strukturlar yaratmaq potensialından istifadə etdik. Orqanoid biologiyasını müxtəlif toxuma mühəndisliyi yanaşmaları ilə birlikdə istifadə etməklə, mərkəzi çıxışa birləşən kanal hüceyrələrini toplayaraq böyrək borulu şəbəkələrini qurmağa müvəffəq olduq”, – tədqiqatın digər ilk müəllifi Ronald van Qal ilə birlikdə Lewisin qrupunda postdoktorluq təqaüdçüsü kimi layihəyə rəhbərlik edən həmmüəllif Kayla Volf dedi.

Gündəlik məlumat üçün Phys.org-a etibar edən 100.000-dən çox abunəçi ilə elm, texnologiya və kosmosdakı ən son yenilikləri kəşf edin . Pulsuz bülletenimizə abunə olun və vacib olan nailiyyətlər, innovasiyalar və tədqiqatlar haqqında gündəlik və ya həftəlik yeniliklərdən xəbərdar olun .

Daha uzun və daha mürəkkəb boruşəkilli şəbəkələrin aşağıdan yuxarıya doğru qurulması üçün ilkin şərt olaraq , komanda əvvəlcə kollagen və təbii bazal membran komponentlərinin kiçik fraqmentlərindən ibarət bir matris hazırladı və optimallaşdırdı. Normal insan toxumalarında hüceyrələr toxumanı bir yerdə saxlamaq və funksiyasını qorumaq üçün bir matris istehsal edir. Toplayıcı kanal toxumalarının mühəndisliyində hüceyrədənkənar matris bioçap prosesini təmin etdi və ona yerləşdirilmiş hüceyrələrin böyüməsini və differensiasiyasını dəstəklədi.

Növbəti addım olaraq, Lüisin komandası mühəndislik yolu ilə hazırlanmış toplama kanal şəbəkəsinin nefronla zəngin xüsusiyyətlərə inteqrasiya oluna biləcəyini sınaqdan keçirəcək. Bu vaxt ərzində bu kanal modelləri əsasən toplama kanallarından qaynaqlanan polikistik böyrək xəstəliyi kimi xəstəlikləri anlamaq üçün maraqlıdır.

Daha çox məlumat

Kayla J. Wolf və digərləri, Sidik axarı tumurcuqlarının və toplama kanalı borucuqlarının Perfüzable 3D modelləri, Hüceyrə Biomaterialları (2025). DOI: 10.1016/j.celbio.2025.100297

Əsas anlayışlar

inkişaf biologiyasıhominoidlərBioloji maye dinamikasıBədən və orqan sistemləriOrqanlarSalfetlər

Harvard Con A. Paulson Mühəndislik və Tətbiqi Elmlər Məktəbi tərəfindən təmin edilir