Инструмент ранней диагностики заболеваний почек у детей

Ранняя диагностика хронической болезни почек (ХБП) является ключом к управлению прогрессированием заболевания. Новый метод анализа внеклеточных пузырьков мочи (uEVs, analyzing urine extracellular vesicles) — наноразмерных сферических структур клеточного происхождения, участвующих во множестве биологических функций, - в образцах мочи выявляет изменения в почках раньше, чем обычные методы, а также может предсказать снижение функции почек.

Команда из Токийского университета изучила образцы мочи детей с ХБП и без нее. Они обнаружили, что размер и содержание uEVs изменяются со снижением функции почек. Это подтверждение концепции могло бы помочь в разработке новых анализов мочи, которые могут выявить заболевание раньше, а также в разработке аналогичных тестов для других заболеваний.

ХБП развивается при повреждении нефронов как следствие образа жизни, наследственных и врожденных заболеваний или травм. К сожалению, 9% населения земного шара страдает ХБП, и число случаев растет. Многие люди не будут испытывать серьезных симптомов и, следовательно, не будут обращаться за помощью, пока состояние не станет более запущенным. Поскольку трудно полностью восстановить поврежденные нефроны, чем раньше будет поставлен диагноз, тем лучше возможный исход.

Анализ мочи или крови обычно может сказать врачам, есть ли у пациента повреждение почек. Однако эти тесты все еще могут не выявить очень ранние стадии потери нефронов, которые сигнализируют о начале ХБП. Исследователи из Токийского университета хотели выяснить, могут ли существовать другие ранние маркеры заболевания почек, особенно для облегчения идентификации у маленьких детей.

«Мы обнаружили, что изменения в крошечных структурах, называемых внеклеточными пузырьками в моче, ценны для диагностики заболеваний почек», - рассказывает доцент Ютака Харита из Высшей школы медицины. «Процент более крупных пузырьков увеличивался при снижении функции почек. Мы также были удивлены, узнав, что можем использовать изменения в молекулах, содержащихся в пузырьках, для диагностики и прогнозирования снижения функции почек».

Внеклеточные пузырьки - это частицы, которые высвобождаются почти из всех типов клеток в нашем организме и выполняют целый ряд функций. Внеклеточные пузырьки мочи (uEVs) содержат белки из нефронов, что означает, что они могут быть использованы в качестве источника биомаркеров при различных сопутствующих заболеваниях.

Рис. 1. Внеклеточные пузырьки мочи (uEVs) вырабатываются различными клетками, находящимися в нефронах, и могут отражать молекулярные процессы, а также нормальные и ненормальные состояния в ткани почек. Источник фото: Yutaka Harita, iScience (2022).

Команда изучила uEVs в образцах мочи 26 детей со здоровыми почками и 94 детей, страдающих различными типами ХБП, включая тех, кто родился с почками меньшего размера, чем обычно, и содержащими меньше нефронов. У детей причины ХБП с меньшей вероятностью связаны с приобретенными факторами и с большей вероятностью обусловлены структурными аномалиями. Это облегчило исследователям идентификацию и разгадку изменений в uEVs, которые связаны с аномальной структурой почек.

«Для сбора внеклеточных пузырьков в моче мы использовали наноразмерные магнитные микрошарики (состоящие из частиц оксида железа), покрытые молекулой, которая связывается с внеклеточными пузырьками», - объясняет Ютака Харита. «Этот метод позволил эффективно собирать uEVs даже у пациентов с заболеваниями почек, которые могли производить только разбавленную мочу. Анализировали размер очищенных внеклеточных пузырьков и количество белка, содержащегося в них. Мы обнаружили несколько уникальных изменений в uEVs у детей с ХБП. Например, у детей с ХБП в uEVs был более низкий уровень белка MUC1, важного для функции почек».

Рис. 2. Расположение трех биомаркеров (MGAM, MUC1, CD9) в ткани почки показано зеленым, синим или красным цветом при окрашивании ткани. Эти биомаркеры расположены в разных клеточных компартментах в разных сегментах нефрона. Источник фото: Yutaka Harita, iScience (2022).

Исследование опубликовано в журнале iScience. Эти результаты являются подтверждением концепции и первым шагом к использованию uEVs для раннего выявления ХБП и в дополнение к существующим методам. Далее Харита и команда надеются расширить масштаб проекта: «Мы хотим провести исследования в более широком масштабе, чтобы создать новый анализ мочи с использованием внеклеточных пузырьков. Мы также хотели бы изучить полезность сочетания новых методов с существующими тестами для различных заболеваний и возрастных групп».

Источник: Yutaka Harita, Urinary extracellular vesicles signature for diagnosis of kidney disease, iScience (2022). DOI: 10.1016/j.isci.2022.105416.