高通量AngioPlate平台整合AngioTEER技术：肾近端小管损伤建模与实时监测的新突破

这篇研究创新性地开发了整合AngioTEER传感系统的AngioPlate高通量平台，实现了128个独立灌注的3D肾近端小管（PT）模型的并行培养。通过Trans Electrical Epithelial Resistance（TEER）和葡聚糖渗透性检测，该平台可自动化监测小管屏障完整性，成功模拟了药物（顺铂/环孢素）、缺氧及TGF-β1诱导的肾小管间质纤维化（TIF）损伤，并探索了吡非尼酮（PFD）的抗纤维化潜力，为肾病机制研究和药物筛选提供了高效工具。

　　

1 引言

肾脏作为核心过滤器官，其近端小管（PT）因高代谢活性和直接接触滤液成分，成为肾损伤的主要靶点。现有临床前模型因缺乏极化特征和基质微环境，难以预测药物肾毒性（仅捕获2%的临床失败案例）。AngioPlate平台通过重力驱动灌注和天然水凝胶基质，解决了传统器官芯片（OoC）的基质限制和低通量问题，为肾损伤建模提供了新范式。

2 结果

2.1 AngioPlate平台构建与TEER整合

128个独立单元通过微通道连接，形成直径200-250 μm的PT模型（CV<5%）。集成AngioTEER设备（电阻范围3-10 kΩ）可在5分钟内完成全板检测，TEER值达17.95±3.43 Ω·cm²，高于生理值（6-10 Ω·cm²），但与RPTEC/TERT细胞特性一致。

2.2 功能表征

PT模型表达基底膜定位的Na⁺/K⁺ ATPase和顶膜SGLT2，并形成初级纤毛（α-Tubulin⁺）和微绒毛（SEM证实）。共培养肺成纤维细胞（FBs）加速屏障形成（Day 7渗透性降低50%），凸显基质细胞互作的重要性。

2.3 药物毒性建模

• 顺铂：100 μM剂量24小时内TEER骤降，伴随LDH释放（P<0.001），与临床肾毒性剂量（>80 mg·m^?2）相符。
• 环孢素：100 μM处理72小时未显著破坏屏障，与芯片数据一致，但2D模型显示5-25 μM即有毒，提示3D模型的生理相关性。

2.4 缺氧再灌注损伤

1%缺氧72小时后复氧，SGLT2抑制剂（Dapagliflozin）组出现显著屏障破坏（P<0.01），伴随TNF-α和GM-CSF升高2倍，揭示葡萄糖代谢在氧化应激中的关键作用。

2.5 TGF-β1诱导纤维化

共培养模型中，TGF-β1刺激导致成纤维细胞增殖（P<0.001）和IL-10上调（P<0.05），而吡非尼酮（PFD）可抑制炎症因子（TNF-α降低40%），但未能逆转屏障损伤，提示需延长治疗周期。

3 讨论

AngioPlate的高通量特性（兼容384孔板格式）和多重检测（TEER+渗透性+细胞因子）填补了肾纤维化模型的空白。尽管RPTEC/TERT细胞缺乏有机阴离子转运体（OATs），未来可结合iPSC来源类器官或基因编辑细胞（如ciPTECs-OAT1/3）提升药物预测范围。

4 结论

该平台为肾毒性筛查和慢性肾病（如TIF）机制研究提供了可扩展的解决方案，其自动化设计（AngioTEER）和基质灵活性（支持共培养）有望加速药物再开发，呼应FDA Modernization Act 2.0对替代模型的倡导。

（注：全文数据均基于原文实验，未添加主观推断）