糖尿病腎病是糖尿病的常見并發癥之一，也是導致慢性腎功能衰竭的主要原因，其早期腎臟損害主要表現為高血糖引起的腎小球組織結構和濾過功能破壞，并導致蛋白尿。該病發病機制復雜，給治療帶來挑戰，體外建立有效的疾病模型對深入研究其發病機制以及早期防治具有重要意義。

近日，中科院大連化物所秦建華研究員帶領微流控芯片團隊利用器官芯片技術成功構建了一種功能化腎芯片系統，并用于模擬糖尿病腎病早期病理變化，相關研究成果發表在英國皇家化學學會芯片實驗室雜志上。

研究人員從腎臟生理結構與功能特點出發，將器官芯片技術與細胞生物學和材料學等方法相結合，通過多維分區的功能化芯片設計與構筑，創新性地構建了含有原代腎小球組織（腎小球內皮細胞和足細胞等）、基質成分和血管樣機械流體的動態三維腎芯片系統，以期反映近生理的腎小球微環境和功能特征。在此基礎上，研究人員進一步研究了高糖條件對腎小球屏障和濾過功能的影響。結果顯示，高糖刺激可誘發腎小球屏障對白蛋白濾過增加，腎小球細胞氧化應激水平增強，并出現足細胞與腎小球內皮細胞的解離與遷移，在一定程度上反映了糖尿病腎病發生過程中早期腎損害的主要病理變化特點。

這種工程化的腎芯片系統不僅能模擬腎小球組織的生理微環境，還可獲取病理條件下具有時空分辨特點的腎細胞動態遷移、上皮間質化（EMT）等定量生物學信息，為進一步解析糖尿病腎病的發病機制、藥物腎毒性評價以及腎小球相關疾病研究提供了一種全新的思路。特別是，該芯片系統首次實現了對原代腎小球組織超過2周的原位培養與功能維持，在很大程度上克服了傳統方法難以實現體外原代組織長期培養的技術瓶頸問題，為臨床開展少量腎組織分析鑒定以及轉化醫學研究提供了強有力的技術支撐。