理想照进现实:生物人工肾将让尿毒症病人告别透析

2021
10/01

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李青天津市泰达医院
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加州大学旧金山分校(UCSF)的研究人员成功了开发一种可植入的生物人工肾脏原型,不需要泵和外部电源,只需血压就能工作,目前该生物人工肾脏原型已通过实验室测试,有望取代终末期肾病患者透析治疗。

引言:

加州大学旧金山分校(UCSF)的研究人员成功了开发一种可植入的生物人工肾脏原型,不需要泵和外部电源,只需血压就能工作,目前该生物人工肾脏原型已通过实验室测试,有望取代终末期肾病患者透析治疗。   

慢性肾衰竭,也称终末期肾病,是各种慢性肾脏疾病发展到后期引起的肾功能部分或者全部丧失的一种病理状态。终末期肾衰竭患者必须每周多次进行透析,这是一种侵入性和具有潜在风险的治疗方式。不仅需要花费大量时间,而且给患者的生活带来了诸多不便,极大地降低了患者的生活质量。

肾移植是部分终末期肾病患者的首选治疗方法,但是由于供体受限,只有极少数患者能实现肾移植。与维持性血液透析相比,肾移植可改善大多数患者的生存质量并降低患者的死亡风险。但即使是成功肾移植的患者也必须终生服用免疫抑制药物,可能会带来严重的副作用。

要解决肾脏的供需问题,就要开发人工肾。尽管人工肾的概念早已提出,很多企业和医学科研机构也进行了技术上的创新和改进,但目前还没有成熟的人工肾进入临床研究。

加州大学旧金山分校(UCSF)研究团队正在将这个理想变成现实,该团队长期致力于开发可植入生物人工肾,其Kidney项目的目标是创造一个小型的、手术植入的、能够独立工作的生物人工肾来治疗肾衰竭。最终成果可让透析病人告别透析机和肾移植等待,近期研究成果又有了突破性的进展,该公司研究成果首次展示了可植入人造肾脏的功能性原型,并获得了Kidney组织6.5万美金的资助。这将为终末期肾病患者带来新的希望,也有望节约国家的医疗保健资金。

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图1.Kidney项目的生物人工肾,成功植入的临床前期模型,图片来源于网络

 

在Kidney项目过去几年的研究中,已成功的测试了血液过滤器和生物反应器功能。作为血液过滤器可以清除血液中的废物和毒素,作为生物反应器可以模拟肾脏的其他功能,例如维持血液中电解质的平衡。

作为人工肾的获奖项目,该团队首次将这两个功能单位结合在了一起,合成一个缩小版的人工肾脏,并在临床前期试验中进一步评估了其性能。这两个功能单元可以串联工作,不需要泵或外部电源,只要有血压即可工作,也无需血液稀释或免疫调节药物。该生物人工肾通过三条管路与患者相连,一条管路与主动脉血管相接获得需要过滤的血液,血液经生物人工肾滤过后,通过另外两条管路与静脉和膀胱相接,实现静脉回输和尿液累积排泄。

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图2. 人工肾脏在体内的连接途径,图片来源于网络

Kidney项目目前已经完成了各项临床前期测试,不仅证实了其上述功能的可行性,也观察到肾小管细胞在整个试验过程中,能够正常存活并持续的发挥作用。项目的首席研究员索瓦罗•雷伊(Shuvo Roy)说:目前我们已经证明了血液过滤器和生物反应器相结合的可行性,现在我们将继续扩大技术规模,以进行更严格的临床前测试,并最终进行临床试验。

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图3. 人工肾脏可以持续地支持人类肾脏细胞培养,不引起免疫反应,图片来源于网络

 “目前Kidney项目组正在对血液滤器进行更加全面的临床前期测试,已经成功将血液滤器小规模组件植入大型动物长达1月,动物反应效果好无严重并发症。人工材料在血液中暴露的安全性是许多获得FDA批准生物人工肾装置的第一步,待研究的安全数据完善后,项目组将开始向FDA申请进行首次人体研究来评估材料安全性。目前大型动物体内植入血液滤器全部临床组件的功能和安全性正在研究当中。此外,生物反应器的临床前期测试才刚刚开始,团队正致力于寻找延长生物反应器中肾小管细胞寿命和最小化甚至消除血栓形成(血液凝固)的方法。待这些试验成功完成并获得FDA批准后,生物人工肾将投入临床使用。

人工肾开发的愿景是让患者实现活动自由和相比透析发挥更好的生理作用,该产品的问世将为全球数百万肾衰竭患者带来更高的生活质量,让透析患者从透析中心解放出来。

参考文献   [1]https://pharmacy.ucsf.edu/news/2021/09/kidney-project-successfully-tests-prototype-bioartificial-kidney   [2]https://pharm.ucsf.edu/kidney   [3]https://newatlas.com/medical/bioartificial-kidney-prototype-tests/    

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关键词:
Kidney,血液滤器,尿毒症,反应器,安全性,生物,透析,病人,人工,肾脏,患者,临床,测试

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