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      虛擬組織技術(shù)揭示了多囊腎疾病的新藥物靶標(biāo)
      
			
      
				2019-10-18 10:20:13
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      印第安納大學(xué)的研究人員使用虛擬組織技術(shù)，確定了對抗多囊性腎臟病的潛在新藥靶點(diǎn)。多囊性腎臟病是未經(jīng)FDA批準(zhǔn)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(xì)胞分子生物學(xué)》雜志上。它揭示了細(xì)胞如何結(jié)合在一起的錯(cuò)誤導(dǎo)致了兩種形式的腎囊腫。
      

      虛擬組織技術(shù)揭示了多囊腎疾病的新藥物靶標(biāo)
      

      這些囊腫可導(dǎo)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(dāng)前，僅透析或腎臟移植可以延遲該疾病的死亡。
      

      IU醫(yī)學(xué)院副教授Robert L. Bacallao博士說：“這是第一個(gè)顯示由與多囊性腎病有因果關(guān)系的基因突變引起的實(shí)際細(xì)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(xué)院。
      

      這項(xiàng)研究中使用的技術(shù)是由IU信息與計(jì)算學(xué)院的生物復(fù)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(dǎo)。生物復(fù)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(xué)研究人員很少采用虛擬組織技術(shù)。” “使用這些模擬方法的大多數(shù)研究人員都在追求基礎(chǔ)科學(xué)。因此，將這項(xiàng)技術(shù)應(yīng)用于旨在確定可幫助特定疾病患者的藥物靶點(diǎn)的研究非常令人興奮。”
      

      為了進(jìn)行這項(xiàng)研究，Glazier的團(tuán)隊(duì)使用了Bacallao的醫(yī)學(xué)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(fù)雜性研究所的Maciej Swat開發(fā)，他也是該論文的合著者。該計(jì)算機(jī)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(xì)胞活性。
      

      模擬結(jié)果表明，這些腎單位中細(xì)胞的兩種類型的變化可導(dǎo)致囊腫，這都與細(xì)胞如何黏在一起有關(guān)。細(xì)胞可能無法充分粘在一起，這被稱為細(xì)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(yīng)，這被稱為失去接觸抑制。
      

      由于細(xì)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(dòng)畫中可以看到兩種類型的增長。
      

      在IU Bloomington進(jìn)行模擬后，Bacallao證實(shí)了使用IU醫(yī)學(xué)院患者多囊腎培養(yǎng)的真實(shí)人細(xì)胞在實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)的虛擬囊腫中的囊腫生長預(yù)測。
      

      Bacallao說：“計(jì)算機(jī)的預(yù)測是絕對正確的。”他估計(jì)，相同的實(shí)驗(yàn)需要花費(fèi)數(shù)周的時(shí)間，才能在小鼠中進(jìn)行10至20年。
      

      該研究也是第一個(gè)證實(shí)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(gè)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(jìn)計(jì)算機(jī)模型以識(shí)別導(dǎo)致每種類型囊腫的特定分子信號(hào)。” 識(shí)別這種作用方式是尋找延緩或預(yù)防囊腫發(fā)展的藥物治療的關(guān)鍵一步。”
      
			

			
        
      
			
      
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