השכיחות של מחלת כליות עלתה ביפן, וכעת היא פוגעת באחד מכל שמונה מבוגרים, אך פיתוח טיפול יעיל נותר אתגר. הכליות הן בין האיברים עתירי האנרגיה בגוף. כדי שהכליות יתפקדו, הן מייצרות וצורכות כל הזמן כמויות גדולות של אדנוזין טריפוספט (ATP), שהוא כימיקל שהגוף משתמש בו כדי לאגור ולהעביר אנרגיה. עם זאת, הדינמיקה של ATP – השינויים לאורך זמן בייצור ובניצול ATP בתוך הכליה הובנה בצורה גרועה בגלל היעדר טכנולוגיות הדמיה מתאימות.
באמצעות מערכת הדמיה ATP שפותחה לאחרונה, החוקרים הצליחו לדמיין את כמויות ה-ATP בתאי כליה שונים, כולל מקטעים עמוקים יותר של נפרונים, שהם יחידות תפקודיות בתוך הכליה. זה מספק מבט מפורט על האופן שבו אנרגיה נוצרת ומנוצלת בחלקים שונים של הכליה. מערכת חדשה זו אפשרה לחוקרים לחקור את הדינמיקה של ATP בזמן אמת באמצעות פרוסות כליה שנלקחו מעכברי GO-ATeam2, מודל עכבר מהונדס גנטית שפותח לאחרונה על ידי החוקרים המבטא חיישן ביולוגי של ATP.
ממצא מרכזי במחקר היה כי היו מסלולי סינתזת ATP ברורים במקטעי נפרון שונים. נמצא כי הצינוריות הפרוקסימליות תלויות מאוד בזרחן חמצוני (OXPHOS) לייצור ATP, בעוד שפודוציטים הסתמכו הן על OXPHOS והן על ההמרה של גלוקוז. ייצור ATP זה במקטעים ספציפיים מצביע על כך שהתמקדות במסלולים אלו יכולה להוביל לטיפולים יעילים יותר למחלות כליה.
החוקרים השתמשו גם במערכת ההדמיה שלהם כדי לחקור את דינמיקת ה-ATP במודלים של מחלות, כולל פציעת ריפרפוזיה של איסכמיה ונזק שנגרם על ידי כימותרפיה. הם מצאו שרמות ATP באבובות הפרוקסימליות הושפעו במיוחד במודלים אלה, מה שהדגיש את החשיבות של חילוף חומרים אנרגטי בפגיעה בכליות.
החוקר הראשי ד"ר שיגנורי יממוטו הדגיש את החשיבות של הבנת האינטראקציות המורכבות בין תאי הכליה בעת פיתוח אסטרטגיות טיפוליות לשיפור תפקוד הכליות. "טכניקות ניסוי המאפשרות ניתוח של פונקציות תאים מרובות לאורך זמן, כולל המערכת החדשה שלנו, יהיו כלי רב עוצמה" הוא מציין.
צוות המחקר מתכנן לחדד עוד יותר את טכניקת ההדמיה שלהם ולהשתמש בה כדי לחקור את דינמיקת ה-ATP במודלים שונים של פגיעה בכליות, כולל כאלה הקשורים לסוכרת, הזדקנות ונזק שנגרם כתוצאה מתרופות. על ידי השגת הבנה טובה יותר של האופן שבו ייצור ATP מושפע במצבים אלה, הם מקווים לזהות מטרות טיפוליות חדשות ולשפר את הטיפולים במחלות כליה.
