一种能够在实验室环境中精确再现药物副作用和急性肾损伤等情况的新装置被开发出来。
KAIST表示，机械工程系 Jeon Seongyun 教授研究团队与机械工程系 Sim Gidong 教授团队、盆唐首尔大学医院 Kim Sejoong 教授合作，开发出一种可以再现因药物导致的肌肉损伤进而引发肾损伤全过程的“生物微流体系统（Biomicrofluidic system）”，并于5日对外公布。
微流体系统是在微小芯片上实现人体器官环境的装置。本次研究采用可同时连接和分离肌肉与肾脏的模块化（组装式）器官芯片，在实验室内首次精确再现了药物诱发肌肉损伤进而导致肾损伤这一人体器官间的连锁反应，具有重要意义。
首先，为了实现与人体环境相似的条件，联合研究团队构建出立体结构的肌肉组织和近端肾小管上皮细胞（在肾脏中发挥核心作用的细胞），并开发出可在一块小芯片上将二者连接起来的结构。
该系统是一种可根据需要连接或再次分离器官组织的“插头—插座”式模块化微流体芯片。在小小的芯片上培养如同真实人体器官般的细胞和组织，并让它们相互作用。
在这套装置中，可先在各自最适宜的条件下分别培养肌肉和肾脏组织，随后仅在实验所需的特定时间点将其连接，从而诱导器官间的相互作用。
实验结束后，可再次分离这两种组织，分别对其变化进行独立分析，并以数值形式确认受损肌肉释放出的毒性物质对肾脏产生的影响，这是该系统的一大特点。
联合研究团队利用这一平台，将临床上已知会引发肌肉损伤的“阿托伐他汀（降脂药）”和“非诺贝特（降甘油三酯药物）”应用于实验。
结果显示，芯片上的肌肉组织在发力能力方面出现下降，其结构也遭到破坏。
同时，作为肌肉损伤程度指标的多种物质——如肌红蛋白（Myoglobin，一种存在于肌肉细胞内、负责储存氧气的蛋白质，当肌肉受损时会泄漏至血液或培养液中）以及 CK-MM（Creatine Kinase-MM，一种大量存在于肌肉中的酶，肌肉细胞被破坏得越严重，检出量越高）——其数值均有所升高，从而观察到横纹肌溶解症（因服药等原因导致肌肉受损，其影响可能进一步引起肾功能下降和急性肾衰竭的疾病）的典型变化。
与此同时，在肾脏组织中，存活的正常细胞数量减少，细胞凋亡增加；急性肾损伤发生时会上升的指标——如 NGAL（肾脏细胞受损时迅速升高的蛋白质）和 KIM-1（在肾脏细胞中，近端肾小管受损越严重，其表达量越高的蛋白质）——的表达量也显著增加。
联合研究团队表示，尤其值得一提的是，研究还同时确认了由受损肌肉释放出的毒性物质，会以阶段性方式进一步加重肾损伤的连锁损伤过程。
Jeon 教授表示：“本研究的意义在于，为以接近真实人体的方式分析肌肉与肾脏之间发生的相互作用和毒性反应奠定了基础。借此，今后有望事先预测药物副作用，查明急性肾损伤发生的原因，并进一步拓展至针对个体的个性化药物安全性评估。”
另一方面，本研究在科学技术信息通信部和韩国研究财团等机构的支持下完成。研究成果（论文）已于去年11月12日发表在国际学术期刊《Advanced Functional Materials》上。
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