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Une nouvelle technologie offre des voies pour trouver des traitements pour les maladies rénales – La Source

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Genin

L’insuffisance rénale chronique et l’éventuelle insuffisance rénale sont des maladies incurables qui touchent 13 % de la population américaine, en particulier les personnes souffrant d’hypertension artérielle et de diabète. Ces maladies dégradent les cellules « podocytes » du rein qui maintiennent le système de filtration du sang de l’organisme, envoyant éventuellement les patients en dialyse.

La recherche de traitements efficaces a été entravée parce que ces cellules hautement structurées ne peuvent pas être cultivées à l’extérieur du corps et parce que les lignées cellulaires immortalisées ne sont pas fidèles à leur structure. Une nouvelle recherche de la McKelvey School of Engineering et de la School of Medicine de l’Université de Washington vise à surmonter cet obstacle critique.

La découverte, publiée le 31 août dans Science Advances, est rendue possible par un nouveau système d’hydrogel qui préserve la biochimie et les environnements mécaniques des cellules podocytes cultivées. Avec ce système, des podocytes prélevés sur des glomérules isolés, les unités filtrantes du rein, peuvent être cultivés sur des modèles de protéines qui se trouveraient à proximité dans des reins sains et malades. Les cellules adoptent rapidement de nouvelles formes et expriment de nouvelles structures protéiques associées aux blessures, permettant aux chercheurs d’identifier de nouvelles façons de contrôler éventuellement les mécanismes que ces cellules utilisent pour se guérir.

“Nous avons maintenant une fenêtre sur la dynamique du cytosquelette qui sous-tend les changements de forme et la perte de cellules dans les blessures et les maladies”, a déclaré Hani Y. Suleiman, MD, PhD, professeur adjoint de médecine à la Division de néphrologie du Département de médecine de l’École. of Medicine et l’un des trois auteurs principaux de l’étude. “Nos études révèlent la structure et la fonction des complexes protéiques cicatrisants qui pourraient servir de cibles médicamenteuses.”

Shumeng Jiang, doctorant en génie mécanique et science des matériaux, a été le premier auteur en collaboration avec les laboratoires d’auteurs seniors Jeffrey Minerle professeur Eduardo et Judith Slatopolsky de médecine en néphrologie à l’École de médecine, et Guy Geninprofesseur de génie mécanique Harold et Kathleen Faught à McKelvey Engineering.

Mineur

Les podocytes sont des cellules uniques avec une structure hiérarchique qui comprend des tentacules presque ressemblant à des pieuvres qui forment la structure des unités de filtrage du rein. Les maladies qui affectent les podocytes, telles que la néphropathie diabétique, perturbent ces structures et conduisent à une insuffisance rénale nécessitant une dialyse ou une transplantation.

“Nous n’avons jamais pu voir comment ces structures réagissent aux contraintes en temps réel”, a déclaré Miner. « Les lignées cellulaires de podocytes immortalisées que nous et d’autres utilisons ne développent pas ces structures, et il est difficile de les observer à l’intérieur d’une souris. Cette nouvelle approche nous permet de déterminer comment les podocytes de souris et d’humains prélevés directement sur les reins se comportent en laboratoire, où ils peuvent être soumis à des conditions expérimentales sans fin.

Soliman

“Un nouvel angle passionnant est la capacité d’étudier et de manipuler les aspects mécanobiologiques des réponses cellulaires à la maladie”, a déclaré Genin, qui codirige le National Science Foundation Science and Technology Center for Engineering Mechanobiology. “Nous pouvons maintenant quantifier comment les modifications du rein associées au diabète et à une glycémie élevée affectent la fonction mécanique des podocytes et leur capacité à récupérer.”

L’Université de Washington a déposé une demande de brevet sur la technologie en coopération avec le Bureau de la gestion de la technologie de l’université, et l’équipe espère permettre une gamme de recherches et éventuellement de thérapies utilisant le système. Suleiman a déclaré qu’il croyait que cette technologie avait le potentiel de transformer le développement de la thérapeutique.

“Maintenant que nous pouvons effectuer des tests sur des cellules humaines provenant de reins malades, nous pouvons rapidement dépister les traitements chimiques qui affectent la dynamique et la mécanobiologie des protéines et commencer à avancer vers des traitements pour toute une gamme de maladies actuellement incurables”, a déclaré Suleiman.


Ce travail a été soutenu par l’Université de Washington à St. Louis Office of the Provost; les Instituts nationaux de la santé (P30DK020579, R01DK131177, R01DK058366, R01DK078314 et R01DK128660) ; et la Fondation nationale des sciences (CMMI 1548571).

La McKelvey School of Engineering de l’Université de Washington à St. Louis promeut la recherche et l’éducation indépendantes en mettant l’accent sur l’excellence scientifique, l’innovation et la collaboration sans frontières. McKelvey Engineering propose des programmes de recherche et d’études supérieures de premier ordre dans tous les départements, en particulier en génie biomédical, en génie environnemental et en informatique, et propose l’un des programmes de premier cycle les plus sélectifs du pays. Avec 140 professeurs à temps plein, 1 387 étudiants de premier cycle, 1 448 étudiants diplômés et 21 000 anciens élèves vivants, nous travaillons à résoudre certains des plus grands défis de la société; préparer les étudiants à devenir des leaders et à innover tout au long de leur carrière ; et d’être un catalyseur du développement économique pour la région de Saint-Louis et au-delà.

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