慢性肾病和最终的肾功能衰竭是影响 13% 的美国人口的无法治愈的疾病，尤其是那些患有高血压和糖尿病的人。这些疾病会降解维持身体血液过滤系统的肾脏“足细胞”细胞，最终将患者送去透析。

由于这些高度结构化的细胞无法在体外培养，而且永生化细胞系与其结构不相符，因此对有效治疗的探索受到了阻碍。华盛顿大学麦凯维工程学院和医学院的新研究旨在克服这一关键障碍。

这一发现于 8 月 31 日发表在《科学进展》上，由一种新的水凝胶系统实现，该系统保留了培养的足细胞的生物化学和机械环境。有了这个系统，从孤立的肾小球(肾脏的过滤单元)中提取的足细胞可以在健康和患病肾脏附近的蛋白质模式上进行培养。这些细胞迅速采用新形状并表达与损伤相关的新蛋白质结构，使研究人员能够确定可能控制这些细胞用于自我修复的机制的新方法。

“我们现在有了一个了解细胞骨架动力学的窗口，这些动力学是损伤和疾病中形状变化和细胞损失的基础，”医学系肾脏病学部医学助理教授 Hani Y. Suleiman 医学博士说在医学院和该研究的三位资深作者之一。“我们的研究揭示了可能作为药物靶点的伤口愈合蛋白复合物的结构和功能。”

结合 ECM 蛋白的微模式揭示了足细胞扩散的不同阶段。(A) 在 Lam-521 出现的图案区域中可以找到从分离的小鼠肾小球传播的原代足细胞 (用红色框标记)。(B) 预涂有 Lam-521 并印有空白印章的水凝胶显示 Lam-521 在图案区域之外(标有红色框)。仅在 Lam-521 上发现传播的足细胞。(C) 足细胞沿着微图案 Lam-521 传播，然后在微图案外的纤连蛋白富集区域上发出突起。(D) 原代足细胞首先填充 Lam-521 微图案区域，然后扩散到胶原蛋白 IV 涂层区域。所有比例尺，10 μm。学分：科学进展(2022 年)。DOI: 10.1126/sciadv.abn6027

Shumeng Jiang 是机械工程与材料科学博士生，与资深作者 Jeffrey Miner、医学院肾脏病学医学教授 Jeffrey Miner 和 Guy Genin、Harold 和McKelvey Engineering 的 Kathleen Faught 机械工程教授。

足细胞是具有层次结构的独特细胞，包括几乎像章鱼一样的触须，构成肾脏过滤单元的结构。影响足细胞的疾病，例如糖尿病肾病，会破坏这些结构并导致需要透析或移植的肾功能衰竭。

“我们以前从未能够看到这些结构如何实时响应压力，”Miner 说。“我们和其他人使用的永生化足细胞系不会形成这些结构，在小鼠体内观察它们很困难。这种新方法使我们能够确定直接取自肾脏的小鼠和人类足细胞在实验室中的行为，它们可以接受无休止的实验条件。”