Лучше, чем диализ? Искусственная почка может стать будущим

Почти 90 000 пациентов в Соединенных Штатах ждут спасительной пересадки почки, но только около В прошлом году было проведено 25 000 трансплантаций почек.. Тысячи умирают каждый год, пока они ждут. Другие не являются подходящими кандидатами на трансплантацию.

Полмиллиона человек находятся на диализеединственная альтернатива трансплантации для пациентов с почечной недостаточностью. Это сильно влияет на их работу, отношения и качество жизни.

Исследователи из Проект почек надеемся решить этот кризис общественного здравоохранения с помощью футуристического подхода: имплантируемой биоискусственной почки. Эта надежда медленно приближается к реальности. Ранние прототипы были успешно протестированы в доклинических исследованиях, и клинические испытания могут быть впереди.

Медицинские новости Medscape поговорил с двумя исследователями, которым пришла в голову эта идея: нефрологом Уильямом Фисселлом, доктором медицины, из Университета Вандербильта в Нэшвилле, и Шуво Роем, доктором философии, инженером-биомедиком из Калифорнийского университета в Сан-Франциско. Это интервью было отредактировано для увеличения длины и ясности.

Medscape: Не могли бы вы резюмировать клиническую проблему хронического заболевания почек?

Уильям Фисселл: лечение диализом, хотя и спасает жизнь, не является полным. Здоровые почки делают множество вещей, которые диализ не может обеспечить. Трансплантация — абсолютно лучшее лекарство, но донорских органов катастрофически мало. Наша цель состояла в том, чтобы разработать массово производимую универсальную донорскую почку, чтобы сделать проблему нехватки — нехватки времени, нехватки ресурсов, нехватки денег, нехватки донорских органов — неактуальной.

Вы представляете свою имплантируемую биоискусственную почку мостом к трансплантации? Или он может быть даже больше, как бионический орган, не хуже природного органа и, следовательно, лучше, чем трансплантат?

Шуво Рой: Первоначально мы рассматриваем это как мост к трансплантации или как лучший вариант, чем диализ, для тех, кто никогда не получит трансплантацию. Мы не пытаемся создать «человека за шесть миллионов долларов». Цель состоит в том, чтобы удержать пациентов от диализа — передать некоторые, но, вероятно, не все, преимущества трансплантации почки в массовом устройстве, которое может получить каждый.

Фисселл: технология предназначена для людей с 5-й стадией почечной недостаточности, последней стадией, когда почки отказывают, и диализ является единственным вариантом поддержания жизни. Мы хотим оставить диализ в прошлом, поставить аппараты для диализа в музеи, как железные легкие, которые были так важны для поддержания жизни людей несколько десятилетий назад, но сегодня в основном устарели.

Как вам двоим пришла в голову эта идея? Как вы начали работать вместе?

Рой: Я только начал свою карьеру в качестве инженера-исследователя-биомедика, когда познакомился с доктором Уильямом Фисселлом, который в то время подумывал о карьере нефролога. Он открыл мне глаза на проблемы, с которыми сталкиваются пациенты с почечной недостаточностью. В ходе наших обсуждений мы быстро поняли, что, хотя мы можем улучшить диализные аппараты, пациенты нуждаются и заслуживают чего-то лучшего — лечения, которое улучшает их здоровье, а также позволяет им сохранить работу, с готовностью путешествовать и потреблять пищу и напитки без ограничений. В основном, что-то, что больше похоже на пересадку почки.

Чем искусственная почка отличается от диализа?

Фисселл: Диализ представляет собой прерывистое лечение с частыми остановками. Искусственная почка – это непрерывное, круглосуточное лечение. В этом есть несколько преимуществ. Во-первых, вы можете поддерживать баланс жидкости в организме. При диализе вы избавляетесь от 2-3-дневной жидкости за пару часов, а это очень тяжело для сердца и, возможно, для мозга. Второе преимущество заключается в том, что пациенты смогут нормально питаться. Некоторые отходы, которые являются побочными продуктами нашего питания, медленно покидают тело. Таким образом, при диализе мы строго ограничиваем диету и добавляем лекарства для впитывания лишнего фосфора. При непрерывном лечении вы можете сбалансировать экскрецию и потребление.

Другой аспект заключается в том, что для диализа требуется огромное количество расходных материалов. Сотни литров воды на пациента за курс лечения, сотни тысяч диализных картриджей и пакетов для внутривенных вливаний каждый год. Искусственная почка не нуждается в водопроводе, одноразовом сорбенте или картриджах.

Как работает искусственная почка?

Фисселл: Так же, как здоровая почка. У нас есть отделение, которое фильтрует кровь, чтобы красные кровяные клеткибелые кровяные клетки, тромбоцитыантитела, альбумин — все то хорошее, что ваше тело усердно синтезировало, — остается в крови, но выделяется водянистый суп из токсинов и отходов. Во втором блоке, называемом биореактором, клетки почек концентрируют эти отходы и токсины в моче.

Рой: мы использовали технологию микрообработки кремния, чтобы изобрести совершенно новую мембрану, имитирующую фильтры здоровой почки. Он фильтрует кровь, просто используя сердце пациента в качестве насоса. Никаких электродвигателей, никаких аккумуляторов, никаких проводов. Это позволяет нам иметь что-то полностью имплантированное.

Мы также разработали клеточную культуру клеток почек, которые функционируют в искусственной почке. Обычно клетки в чашке не полностью принимают черты клетки в организме. Мы просмотрели литературу по 3D-печати органов. Мы узнали, что в дополнение к потоку жидкости жесткие каркасы, такие как чашки для культивирования клеток, вызывают специфические сигналы, которые не позволяют клеткам функционировать. Мы преодолели это, взглянув на физическое микроокружение клеток — не на гормоны и белки, а на основы лабораторной среды. Например, большинство органов мягкие, а пластиковые лабораторные чашки твердые. При использовании инструментов, имитирующих мягкость и поток жидкости здоровой почки, эти клетки работали лучше, чем в пластиковой посуде.

Будут ли пациенты нуждаться в иммунодепрессантах или антикоагулянтах?

Фисселл: Им бы тоже не понадобилось. Структура и химический состав устройства препятствует свертыванию крови. А мембраны в устройстве представляют собой физический барьер между иммунной системой хозяина и донорскими клетками, поэтому организм не отвергнет устройство.

В каком состоянии сейчас техника?

Фисселл: мы показали функцию фильтров и функцию клеток, как по отдельности, так и вместе, в доклинических испытаниях in vivo. Теперь нам нужно создать устройства клинического уровня и завершить испытания на стерильность и биосовместимость, чтобы начать испытания на людях. На производство устройств потребуется от 12 до 15 миллионов долларов.

Значит, это больше вопрос денег, чем времени до первых клинических испытаний?

Рой: Да, точно. Мы не любим говорить, что клинические испытания начнутся в таком-то году. С самого начала проекта мы были ограничены в ресурсах.

Источники:

Уильям Фисселл, доктор медицинских наук, нефролог, Университет Вандербильта

Шуво Рой, доктор философии, инженер-биомедик, Калифорнийский университет в Сан-Франциско

Чтобы узнать больше, следите за новостями Medscape на Фейсбук, Твиттер, Инстаграм, YouTubeи LinkedIn