可植入人工腎二三事

用於尿毒症透析的AK系列血透機，AK就是取自」Artificial Kidney」，所以血透就是人工腎。「可植入人工腎」可望圓人類終結血透和腎臟移植的夢想，是當今熱點，用google隨便搜一搜，就是多達百萬條結果。我們今天聊一點風頭最熱的「腎臟項目」。

什麼是「腎臟項目」

這是UCSF美國加州大學舊金山分校Shuvo Roy博士領導的生物工程與腎臟病的合作項目，小組成員包括生物醫學工程師和範德堡大學腎臟病學家等, 開發一種「生物人工腎，為終末期腎病ESRD提供一個永久性解決方案」。這個設想最初是由密西根大學腎臟科David Humes教授提出，他應用傳統的CRRT濾器，植入單層的腎細胞，開發出了腎小管輔助裝置(RAD)。 儘管Humes小組沒能發現RAD相較傳統CRRT顯著改善病人28天生存率，但RAD組裡，重症AKI病人貌似有更好的腎功能恢復趨勢，儘管沒有統計學意義。

受RAD在重症領域的創新啟發，對於ESRD這樣更龐大的患者群體，「腎臟項目」應運而生，其意義不言而喻。「腎臟項目」使用在非生物領域成熟應用的矽納米技術，將人腎小管細胞組合成可植入的裝置，無需血泵依靠自身血壓驅動和免疫抑制、抗凝以及透析液，其技術原理用Roy的說法就是，我們「構建不能培養的(如濾器)，和，培養我們不能構建的(如小管細胞)」。

何謂」構建不能培養的「

濾過 – 腎小球是選擇性濾過的生理濾器，」腎臟項目「組用矽構建濾膜，採用幾何學設計模仿腎小球的生理濾過性能，使之具備高通過性和高選擇性。

凝血 – 矽是非生物性材料，如同應用於其他生物裝置(如生物瓣膜和ECMO等), 會激活凝血和抗凝系統會導致出血和血栓。項目組開發了一種兩性離子塗層，即polySBMA, 來防止濾器孔道凝血。

何謂」培養不能搭建的「

靜態與剪切 – 培養的細胞都是在靜態條件下的作用表現，這和需要在人工膜上由於血流作用呈現剪切狀態下大相逕庭，為獲得充足的氧合和營養，細胞必須能夠承受剪切條件下的生長需要，研究oy能夠承受剪切條件下的生長需要。ney: Basic團隊已經證明他們的細胞模塊可動物模型實驗裡存活至少一個月，下一步努力是在人體實驗裡獲得更長生存周期。

轉運 – 理想狀態下，細胞模塊需要轉運水、電解質、藥物，和其他分子物質，這些對免透析液以及水/電解質管理至關重要，需要保持優化的超濾率，正常的超濾率是60-100 mL/min, 項目組努力的目標是30 mL/min ，還有其他改善轉運的技術手段，比如增加作用表面積，或者採用不同的細胞類型，如基因工程細胞系，來增效轉運。

膜免疫隔離 – 矽模塊一致精確的開孔，便於物質轉運，但也可能阻擋免疫球蛋白的轉運，導致免疫攻擊，這也是需要重點關注的方面。

 
可植入人工腎何時能夠應用於人體

 

「腎臟項目「目前與美國FDA密切合作，作為美國政府Innovation Pathway 2.0項目之一，據說保持平穩進展，與FDA的合作，也有利於其技術發展同其他有關創新項目比如CRRT和居家透析項目保持同步和協同。

至於從動物實驗到人體的臨床實驗，首先需要證明矽納米膜濾器材料的安全性，然後檢驗濾過性能，再然後檢測細胞組分，最終環節是看人工腎能否安全植入人體。根據「腎臟項目」網站顯示，預計會在2020年完成人體的臨床實驗，然後就可以進入臨床。

 

醫學發展歷程裡，種植替代腎臟是一個比植入人造腎臟更遙遠的夢想，2013到2016，昆士蘭大學和加州Salk研究所分別報告在實驗室中培養出可分化成腎組織的腎單位祖細胞，作為最接近終極夢想的「可植入人工腎」一旦問世，將對ESRD病人和整個產業產生巨大的影響。

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