El riñón juega un papel vital en el mantenimiento de la homeostasis dentro del cuerpo mediante la eliminación de sustancias tóxicas y superfluas en el torrente sanguíneo, incluidos los desechos generados durante los procesos metabólicos, a través de la orina. Sin embargo, la toxicidad también puede ser inducida en el riñón por ciertos medicamentos.

Recientemente, un equipo de investigación de la Universidad de Ciencia y Tecnología de Pohang (Postech) (Corea del Sur) ha diseñado un riñón artificial que permite la detección precoz de reacciones adversas a medicamentos.

El equipo de investigación de POSTECH dirigido por el profesor Dong-Woo Cho y el profesor Jinah Jang (Departamento de Ingeniería Mecánica) fabricó un microvaso glomerular en un chip, que incluye células endoteliales glomerulares, capas de podocitos y una membrana basal glomerular (GBM) utilizando un proceso de fabricación de un solo paso. Los resultados de la investigación han sido publicados en la revista ´Biofabrication´.

La nefrona es la unidad estructural y funcional fundamental del riñón. Abarca una red de pequeños vasos sanguíneos llamados glomérulos que contribuye a formar el corpúsculo renal junto con las cápsulas glomerulares. También tiene un papel en la eliminación de desechos de la sangre. Cuando se administra una cantidad excesiva de fármacos, la nefrona suele ser el primer órgano que presenta toxicidad por fármacos en el organismo.

Detección nefrotoxicidad

Los esfuerzos de los científicos se han dirigido hacia el desarrollo de órganos artificiales que puedan determinar el grado de toxicidad inducido por concentraciones y combinaciones específicas de fármacos antes de la administración real del fármaco. Cabe señalar que el glomérulo es responsable no solo de regular las células endoteliales sino también de liberar proteínas de forma selectiva. Esta función requiere interacciones de podocitos y proteínas GBM y se ejecuta a escala microscópica, lo que dificulta su emulación.

El equipo de investigación de POSTECH fabricó con éxito un microvaso glomerular en un chip que recapitula la intrincada disposición de las células endoteliales glomerulares, las capas de podocitos y GBM en un solo paso. Este chip perfundible permite el cultivo conjunto de endotelio glomerular monocapa y epitelio de podocitos, que demuestran marcadores funcionales maduros de células glomerulares. Además, las interacciones adecuadas entre estas células conducen a la producción de proteínas GBM, los componentes clave de GBM in vivo. Asimismo, evaluaron la capacidad de permeabilidad selectiva, una función distintiva de la barrera de filtración glomerular en este nuevo modelo glomerular, y evaluó la respuesta de este modelo a la lesión inducida por adriamicina e hiperglucemia.

"Hemos replicado con éxito las unidades glomerulares del riñón, que ofrecen un potencial ilimitado para la detección de drogas y las pruebas de nefrotoxicidad en la práctica clínica", explicó el profesor Dong-Woo Cho, quien dirigió el estudio. "Este desarrollo nos permitirá detectar la toxicidad de los medicamentos de manera temprana al facilitar el modelado de la enfermedad de los glomérulos y brindar un tratamiento personalizado para los pacientes", concluyó.