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植入式人工肾脏达到临床前里程碑

肾脏项目是一项全国性的工作,旨在开发可消除透析需求的可植入生物人工肾脏,该项目将在2019年11月7日在华盛顿特区举行的美国肾脏病学会肾脏周2019会议上发表重要里程碑。

研究小组将报告说,加州大学旧金山分校的科学家已经成功地将包含功能性人肾细胞的原型肾脏生物反应器植入了猪中,而没有任何重大的安全隐患。该设备大约只有一副纸牌大小,它不会触发免疫反应或引起动物血液凝结,这是未来人类试验途中的重要里程碑。

肾脏项目联合负责人Shuvo Roy博士说:“这是第一个证明,肾细胞可以在没有免疫抑制的情况下成功植入大型动物体内,并保持足够健康以执行其功能。这对我们来说是一个重要的里程碑。”是UCSF药学院的联合工程系,生物工程与治疗科学系的教职员工。“基于这些结果,我们现在可以集中精力扩大生物反应器的规模,并将其与人造肾脏的血液过滤成分结合起来。”

加州大学旧金山分校范德比尔特肾脏项目旨在消除透析

接近75万美国人和全球200万人接受了终末期肾脏疾病(ESRD)的治疗,肾脏疾病的发病率正在迅速增长,从而导致了肾脏移植的紧急短缺。截至2016年,在美国,只有21,000个供体肾脏可供移植,等待名单将近100,000个,持续5至10年。

大多数等待肾脏移植的患者可以通过每周多次进行长时间而繁琐的透析治疗以清除血液中的毒素来生存,但是透析并不能替代许多基本的肾脏功能,平均而言,只有35%的透析患者在五年后仍然存活。医疗保险普遍涵盖的针对ESRD的透析和其他治疗在2016年花费了350亿美元,占医疗保险年度预算的7%。

肾脏项目[pharm.ucsf.edu/kidney]由罗伊和范德比尔特大学医学中心肾脏病学家William H. Fissell博士领导,他从事开发可植入的生物人工肾脏已有十多年的历史,其目标是消除透析并缓解供体肾脏的短缺。

肾脏项目正在开发的可植入设备由两个部分组成:一种称为血液过滤器的血液过滤系统,该系统通过使血液穿过形成有精确形状的纳米级孔的硅膜来去除血液中的毒素;生物反应器,其中包含培养出的人类肾脏细胞,旨在执行其他肾脏功能,例如保持足够的体液量和血压,调节盐含量并产生必需的激素。

在对大型动物进行有希望的研究之后,肾脏项目的血液滤过系统目前正在等待FDA批准,以进行初步临床试验以评估其安全性。生物反应器技术已经在实验室实验中进行了测试,但到目前为止尚未植入动物体内。

包含人肾脏细胞的生物反应器植入猪中,无免疫反应或血凝块

在“肾脏项目” 11月7日的“肾脏周”演讲中,加州大学旧金山分校外科创新研究员Rebecca Gologorsky医师将展示植入的生物反应器内部的硅膜如何通过保持血液传播的免疫力来保护封闭的人肾细胞免受宿主免疫系统侵害。细胞和蛋白质脱离设备。

罗伊说:“寻找避免产生通常需要防止终身免疫抑制的终身免疫抑制药物的方法一直是移植疗法的圣杯。” 这些药物不仅使患者暴露于感染和其他有害副作用,而且已证明直接损害移植的细胞和器官,随着时间的流逝侵蚀了移植物的治疗作用。”

罗伊说,避免免疫抑制的另一个主要好处是它为患者带来了成本:“医疗保险目前涵盖终身透析,但是免疫抑制药物仅在移植后的头三年内得到覆盖。许多接受肾脏移植的患者最终都会失去新器官,因为无法负担维持其健康所需的免疫抑制药物。”

罗伊(Roy)的团队还精心设计了生物反应器原型,以避免引发可能导致肺栓塞或中风的血块,这是所有长期使用医疗植入物的患者都面临的主要挑战。他们通过在与血液接触的硅膜滤膜上涂上生物友好分子,并对设备进行改造,从而避免了可能引起凝结的湍流血流,从而实现了这一目标。

罗伊说:“我们不能使用为心脏瓣膜,导管和其他设备开发的标准血液友好型涂层,因为它们太厚了以至于它们会完全阻塞我们硅膜的孔。” “我们的成就之一是在我们的硅膜上设计了合适的表面化学物质,使它们看起来对血液具有生物友好性。”

罗伊(Roy)说,结果证明了肾脏计划在临床上所希望的“三连胜”技术的进展:这是一种无需电池或其他外部连接即可运行的心脏动力设备,可能引起感染风险,并且无需抗排斥药物即可清洁血液或血液稀释剂。

现在,研究人员旨在扩大原型生物反应器的数量,使其包含更多的细胞,以测试植入的装置是否可以补充患有肾衰竭的动物的肾脏功能,最终目的是将装置最终用于人体安全性试验。

罗伊说:“将这种复杂的细胞疗法推广到诊所将不是一件容易的事,例如,它将需要对细胞生产和受控GMP设施的表征进行大量投资,以避免任何污染的可能性。” “现在我们已经确认,我们正在朝着这些努力前进的正确轨道上。”

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