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        虛擬組織技術揭示了多囊腎疾病的新藥物靶標
        
			
        
				2019-10-18 10:20:13
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        印第安納大學的研究人員使用虛擬組織技術，確定了對抗多囊性腎臟病的潛在新藥靶點。多囊性腎臟病是未經(jīng)FDA批準的有效治療方法，每年在美國影響20萬人。
        

        該研究發(fā)表在《細胞分子生物學》雜志上。它揭示了細胞如何結(jié)合在一起的錯誤導致了兩種形式的腎囊腫。
        

        虛擬組織技術揭示了多囊腎疾病的新藥物靶標
        

        這些囊腫可導致成年的腎臟(通常只有拳頭大小且重量不到一磅)長到重量為20至30磅的橄欖球大小。當前，僅透析或腎臟移植可以延遲該疾病的死亡。
        

        IU醫(yī)學院副教授Robert L. Bacallao博士說：“這是第一個顯示由與多囊性腎病有因果關系的基因突變引起的實際細胞行為的研究，這是邁向治療之路的重要新一步。”印第安納波利斯醫(yī)學院。
        

        這項研究中使用的技術是由IU信息與計算學院的生物復雜性研究所開發(fā)的，由IU Bloomington的智能系統(tǒng)工程系教授James A. Glazier指導。生物復雜性研究所的Julio Belmonte和Sherry G.Clendenon是該論文的主要作者。
        

        Glazier說：“醫(yī)學研究人員很少采用虛擬組織技術。” “使用這些模擬方法的大多數(shù)研究人員都在追求基礎科學。因此，將這項技術應用于旨在確定可幫助特定疾病患者的藥物靶點的研究非常令人興奮。”
        

        為了進行這項研究，Glazier的團隊使用了Bacallao的醫(yī)學研究數(shù)據(jù)，使用開源軟件程序開發(fā)了虛擬的腎單位，即腎的核心，管狀功能單元。該程序名為CompuCell3D，由生物復雜性研究所的Maciej Swat開發(fā)，他也是該論文的合著者。該計算機模型模擬了由PKD1和PKD2(涉及多囊性腎臟疾病的基因)突變觸發(fā)的細胞活性。
        

        模擬結(jié)果表明，這些腎單位中細胞的兩種類型的變化可導致囊腫，這都與細胞如何黏在一起有關。細胞可能無法充分粘在一起，這被稱為細胞粘附力降低，或者它們可以正常粘在一起，但不能以正確的方式對這種接觸做出反應，這被稱為失去接觸抑制。
        

        由于細胞黏附力降低而引起的囊腫呈蘑菇狀，莖桿和囊蓋占囊腫的大部分。由失去接觸抑制作用引起的囊腫沿腎單位壁像斑塊一樣增生，然后彎曲形成“雜亂無章”的囊腫。在CompuCell3D軟件生成的視頻動畫中可以看到兩種類型的增長。
        

        在IU Bloomington進行模擬后，Bacallao證實了使用IU醫(yī)學院患者多囊腎培養(yǎng)的真實人細胞在實驗中發(fā)現(xiàn)的虛擬囊腫中的囊腫生長預測。
        

        Bacallao說：“計算機的預測是絕對正確的。”他估計，相同的實驗需要花費數(shù)周的時間，才能在小鼠中進行10至20年。
        

        該研究也是第一個證實多囊腎疾病中存在兩種類型的囊腫的研究。Bacallao說，以前對兩種類型的囊腫的唯一提及是在1972年對多囊性腎臟解剖的一個被遺忘的描述中。
        

        Glazier說：“現(xiàn)在我們知道我們正在研究以兩種不同方式發(fā)展的兩種不同類型的囊腫，我們將改進計算機模型以識別導致每種類型囊腫的特定分子信號。” 識別這種作用方式是尋找延緩或預防囊腫發(fā)展的藥物治療的關鍵一步。”
        
			

			
          
        
			
        
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