同基因肾小球芯片将使患者特定的疾病建模和肾毒性测试以及先进的精准医学应用成为可能。肾小球上皮和内皮来源于单个人诱导的多能干细胞或IPSC。IPSC具有无限的自我更新，几乎可以分化成任何细胞类型。
该技术可用于评估病理细胞表型和疾病。患者特异性器官芯片也可以作为药物筛选和机制研究的平台。该模型可应用于针对特定患者个性化芯片系统的开发。
该系统有可能在临床试验之前预测患者特定的反应。首先将25微升基底膜基质2溶液轻轻加入尿通道，20微升加入芯片的毛细血管通道。取两个无菌的15毫升锥形管盖，并用500微升无菌蒸馏水填充它们。
将盖子放在培养皿中以防止干燥，并将盖子放在培养皿上。在 37 摄氏度下孵育过夜。继续，从含有15天血管内皮细胞培养物的T75烧瓶中吸出培养基，浓度为90%。
加入五毫升细胞分离缓冲液，并在 37 摄氏度下孵育 5 至 7 分钟。然后将细胞转移到15毫升锥形管中，并加入5毫升DMEM / F-12。以200倍G离心五分钟。
除去上清液并将细胞重悬于300微升内皮维持培养基中。用血细胞计数器计数细胞以获得大约200万个细胞。使用 P200 屏障尖端，用 200 微升 DMEM/F-12 冲洗微流控芯片的顶部和底部通道，同时从出口外围吸出。
将连接到吸气器的 P200 屏障尖端牢固地握住芯片，远离底部通道的出口。将20微升血管内皮细胞悬液牢固地注入芯片的毛细血管通道中，并小心地从出口外围吸出培养基。在显微镜下检查是否有气泡或不均匀的播种密度。
轻轻倒置芯片，使细胞可以粘附在柔性PDMS膜的基底侧。将芯片放入支架盒中，并在盒中加入三毫升PBS，以防止膜干燥。将芯片在 37 摄氏度下孵育三个小时。
检查显微镜下的底部通道，以确定附着在柔性PDMS膜上的细胞汇合层。通过在底部通道的入口处添加200微升内皮维持培养基来洗涤未连接的细胞，同时从毛细血管通道出口的外围吸出。将芯片放回支架盒中，并在 37 摄氏度下孵育过夜。
第二天，用200微升内皮维持培养基轻轻冲洗毛细血管通道。用 200 微升 DMEM/F-12 冲洗尿道，并在入口和出口处滴下 50 微升 DMEM/F-12。进行中间中胚层细胞，用一毫升胰蛋白酶EDTA替换12孔板每个孔中的中间中胚层诱导培养基，并在37摄氏度下孵育五分钟。
使用细胞提升器轻轻刮取细胞，并使用移液解离细胞。向每个孔中加入两毫升胰蛋白酶中和溶液，并将细胞转移到50毫升锥形管中。用DMEM / F-12将细胞悬液的体积补足至50毫升，并以200倍G离心五分钟。
吸出上清液并将细胞重悬于500微升中间胚层诱导培养基中，以获得约300万个细胞。用血细胞计数器计数细胞。握住芯片并将25微升细胞悬液牢固地注入芯片的尿道中，同时小心地从出口外围吸出培养基。
检查气泡或不均匀的细胞接种密度。将三毫升PBS加入芯片支架盒中，并在37摄氏度下孵育三小时。孵育后，用200微升各自的细胞培养基冲洗两个通道。
将空的 P200 屏障尖端连接到尿道和毛细血管通道的两个出口。移取200微升内皮维持培养基，并将其一半注入毛细血管通道入口。释放入口内的移液器吸头，使通道的入口和出口都连接到充满介质的移液器吸头上。
用200微升中间中胚层维持培养基对尿道入口重复此过程。将芯片与嵌入在 37 摄氏度下的尖端孵育过夜。要将芯片连接到器官芯片生物反应器，首先，从通道中取出P200尖端。
将相应介质的液滴添加到尿道和毛细血管通道的入口和出口处，以防止干燥。向尿入口储液器中加入 3 毫升温热的足细胞诱导培养基，向毛细血管入口储液器中加入 3 毫升温热的内皮维持培养基。将 300 微升相应培养基直接添加到出口端口上方的出口储液罐中。
将豆荚滑到托盘上并进入器官芯片生物反应器。使用旋转拨盘选择并开始黄金周期两分钟。目视检查吊舱底部是否有所有四个流体端口上的小液滴。
要实现吊舱底部和微流控芯片端口之间的流体间接触，请将芯片载体轻轻滑入吊舱。轻轻向上按切屑托架卡舌。从芯片表面吸出多余的介质。
将器官芯片生物反应器的流速设置为每小时 60 微升。将循环应变设置为 10%，频率为 0.4 赫兹。使用器官芯片生物反应器上的旋转拨盘选择调节循环并运行两个小时。
目视检查出口储液罐是否增加介质液位。使用器官芯片生物反应器上的旋转拨盘选择调节循环。培养第 17 天后，每天从远离端口斜对角线的尿道出口储液器吸出培养基，但在储液器中保留一些培养基。
每两天用最多三毫升足细胞诱导培养基补充尿道入口储液器，持续五天。五天后，从尿道吸出培养基，但在储液器中保留一些培养基。每天用三毫升足细胞维持培养基补充尿道入口储液器。
同样，从毛细血管通道出口吸出培养基，并每天用内皮维持培养基补充入口储液器。使用该协议，人诱导的多能干细胞用于通过繁殖血管内皮细胞和足细胞来开发肾小球的功能体外模型。在足细胞诱导和血管内皮增殖后第21天，芯片内的细胞表达谱系识别标志物，例如足细胞的Podocin和Nephine，血管内皮细胞的VE Cadherin和PECAM-1。
足细胞和血管内皮细胞层均表达胶原蛋白IV，这是肾小球中最丰富的GBM蛋白。肾小球芯片选择性地过滤来自毛细血管的小分子，如菊粉进入尿通道，同时阻止白蛋白等大蛋白离开毛细血管通道，显示出选择性分子过滤功能。在第 4 至 7 天的内皮诱导期间，细胞数量的增加可能导致细胞的第二层，但过度接种可能会导致聚集，从而阻碍分化。
在PDMS芯片组件粘合不充分、流体流动路径堵塞或过滤屏障受损的情况下，可能会观察到尿道和毛细血管通道之间的意外流体交叉流动。从第 15 天开始播种内皮和上皮细胞并维护芯片时，重要的是在每一步目视检查通道中的气泡。在等基因肾小球芯片中，可以施用临床相关的候选药物来测试其治疗潜力或毒性水平。
这项技术现在为了解人类肾脏疾病的遗传基础和开发个性化疗法提供了机会。
