Harvard-onderzoekers bioprinten functionele 3D-nierarchitectuur

Wetenschappers van het Wyss Institute van de Harvard University hebben 3D-bioprinting gebruikt om een buisvormige nierarchitectuur te creëren die de functie van een menselijke nier nabootst.

Het huidige onderzoek bouwt voort op de succesvolle resultaten naar het 3D-printen van doorbloed weefsel, dat levensvatbaar was voor meer dan een maand in vitro. In samenwerking met Roche-wetenschapper Annie Moisan, Jennifer Lewis en haar team creëerde een functionele 3D-structuur met levende menselijke epitheelcellen. Het bootst een holle buis na, de zogeheten proximale tubulus, dat een essentieel deel vormt van elk van de meer dan een miljoen nefronen die voorkomen in elke menselijke nier. Proximale buisjes zijn verantwoordelijk voor het opnieuw opnemen van voedingsstoffen die terug in de bloedbaan worden getransporteerd.

“Dit huidige werk breidt ons bioprinting platform verder uit waarmee we functionele menselijk weefsel architecturen met zowel technologische en klinische relevantie trachten te creëren,” aldus Lewis.

Kimberly Homan en David Kolesky benadrukken dat het model meer doet dan alleen het nabootsen van een proximale tubulus. Het is “een geloofwaardig in vitro model dat functioneert als levend nierweefsel, wat neerkomt op een belangrijke stap vooruit van de traditionele 2D-celkweek.”

De extracellulaire matrix basislaag is gemaakt met een 3D-geprinte siliconenpakking als mal. Vervolgens werd een diffuse inkt geprint in een gecompliceerde buisvorm ingekapseld met een andere laag van extracellulaire matrix. De diffuse inkt wordt dan vloeibaar gemaakt en uit de uiteindelijke architectuur verwijderd.

“Het gebruik van functionele weefsel-achtige modellen van de nierarchitectuur tijdens de pre-klinische studies zullen ongekende inzichten geven in drugreacties bij de mens voorafgaand aan de klinische ontwikkeling,” voegde Moisan, Laboratorium Head in Mechanistic Safety bij Roche en de auteur van deze studie.

Uiteindelijk kunnen deze nierarchitectuur-modellen worden gebruikt voor implantaten of orgaan-assitive devices.