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在美國,每年約有200,000人患有多囊腎—目前尚無獲FDA批准的有效治療藥。來自美國印第安納大學的研究人員採用虛擬組織技術(virtual tissue technology)發現了一種新的治療多囊腎的潛在藥物靶點。該研究發表在《細胞分子生物學》(Molecular Biology of the Cell)。
研究結果顯示,細胞粘附障礙可導致兩種腎囊腫類型。這些囊腫可導致成人腎臟—正常約為一個拳頭大小,重量不到1磅—增大至足球大小,重20-30磅。目前,延緩死亡的方法只有透析或腎移植。
印第安納大學醫學院副教授Robert L. Bacallao 說,「該研究是首個闡述基因變異引起的細胞行為與多囊腎存在因果相關性的研究,為多囊腎的治療邁出了全新的,重要的一步。」
研究者在文中寫道,該研究採用的技術是由James A. Glazier教授指導,印第安納大學生物複雜性研究所研發而成。
Glazier 說,「應用虛擬組織技術的醫學研究者很少,而採用虛擬技術的研究者大多數都是開展基礎研究。因此,將虛擬技術應用於研發藥物靶點,治療疾病是極其令人興奮的事情。」
Glazier小組採用開源軟體程序(稱為CompuCell3D)從Bacallao醫學研究中選取數據研發虛擬腎單位。計算機模型模擬細胞活性,誘發PKD1和PKD2—與多囊腎相關—變異。
結果顯示,導致腎囊腫的細胞學變化共有兩種,均與細胞粘附相關。一種為細胞粘附不足,另一種為接觸抑制喪失。
細胞粘附不足導致的囊腫呈蘑菇狀。接觸抑制喪失導致的囊腫呈塊狀,沿腎單位壁分布。兩種類型的囊腫生長均可通過CompuCell3D軟體生成視頻動畫顯示。
圖上顯示的是細胞粘附不足導致的蘑菇狀囊腫;圖下顯示是接觸抑制喪失導致的塊狀囊腫
隨後,Bacallao又從多囊腎患者中提取人體細胞進行培養,證實在虛擬囊腫中可發現囊腫生長預測。在小鼠身上開展同種試驗後,Bacallao稱,「電腦預測是絕對正確的。該項研究也是首個證實多囊腎具有兩種類型的研究。」
Glazier 稱,「既然我們已經知道多囊腎具有兩種類型和發展方式,我們將會進一步精確計算機模型,以確定導致每種類型的具體信號分子。確定其作用模式是研發可延緩或預防囊腫的新藥的關鍵一步。」
醫脈通編譯自:Virtual tissue technology reveals new drug target in polycystic kidney disease.Medicalxpress.June 27, 2016.
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