Проектът за бъбреците, национално усилие за разработване на имплантируем био-изкуствен бъбрек, който може да елиминира необходимостта от диализа, ще обяви ключов етап в презентацията на 7 ноември 2019 г. на конференцията на Американското дружество по нефрология на бъбреците във Вашингтон, окръг Колумбия.

бъбрек

Екипът ще докладва, че учените от Университета на Сан Франциско успешно са имплантирали прототип на бъбречен биореактор, съдържащ функционални човешки бъбречни клетки в прасета, без значителни опасения за безопасността. Устройството, което е с размерите на тесте карти, не е предизвикало имунна реакция или не е причинило образуване на кръвни съсиреци при животните, което е важен крайъгълен камък по пътя към бъдещите изпитания върху хора.

"Това е първата демонстрация, че бъбречните клетки могат да бъдат имплантирани успешно в голямо животно без имуносупресия и да останат достатъчно здрави, за да изпълняват функциите си. Това е ключов крайъгълен камък за нас", каза съоснователят на проекта по бъбреците Шуво Рой, факултет член в катедрата по биоинженерство и терапевтични науки, съвместен отдел на Фармацевтичните и медицинските училища на UCSF. "Въз основа на тези резултати вече можем да се съсредоточим върху увеличаването на биореактора и комбинирането му с компонента за филтриране на кръвта на изкуствения бъбрек."

Проектът UCSF-Vanderbilt за бъбреци има за цел да премахне диализата

Близо 750 000 американци - и два милиона души по целия свят - се лекуват от краен стадий на бъбречно заболяване (ESRD), а честотата на бъбречните заболявания нараства бързо, което води до спешен недостиг на бъбреци за трансплантация. Към 2016 г. в САЩ има само 21 000 бъбреци-донори за трансплантация в списък за изчакване от близо 100 000 и удължаване от пет до десет години.

Повечето пациенти, които очакват бъбречна трансплантация, оцеляват, като се подлагат на продължителни и тежки диализни лечения няколко пъти седмично, за да изчистят токсините от кръвта си, но диализата не замества много основни бъбречни функции и средно само 35% от пациентите на диализа остават живи след пет години. Диализата и други лечения за ESRD, които са универсално покрити от Medicare, струват 35 милиарда долара през 2016 г., което представлява седем процента от годишния бюджет на Medicare.

Проектът за бъбреците [pharm.ucsf.edu/kidney] се ръководи от нефролога на Университетския център Рой и Вандербилт Уилям Х. Фисел, д-р, който повече от десетилетие работи за разработване на имплантируем био-изкуствен бъбрек с цел премахване на диализата и облекчаване на недостига на донорски бъбреци.

Имплантируемото устройство, разработено от The Kidney Project, се състои от два компонента: система за филтриране на кръвта, наречена хемофилтър, която премахва токсините от кръвта, като я прекарва през силициеви мембрани, произведени с прецизно оформени пори в нанометров мащаб; и биореактор, който съдържа култивирани човешки бъбречни клетки, предназначени да изпълняват други бъбречни функции, като поддържане на достатъчен обем течност и кръвно налягане, регулиране нивата на сол и производство на основни хормони.

След обещаващи проучвания при големи животни, системата за хемофилтрация на The Bidney Project в момента очаква одобрение от FDA за първоначално клинично изпитване за оценка на нейната безопасност. Технологията на биореактора е тествана в лабораторни експерименти, но досега не е имплантирана върху животни.

Биореактор, съдържащ човешки бъбречни клетки, имплантирани в прасета без имунна реакция или кръвни съсиреци

В презентацията на бъбречната седмица на The Kidney Project, д-р Ребека Гологорски, член на екипа на UCSF по хирургични иновации, ще покаже как силициевите мембрани в имплантирания биореактор защитават затворените човешки бъбречни клетки от имунната система на гостоприемника, като поддържат имунната система, пренасяна от кръвта клетки и протеини извън устройството.

„Светият граал на трансплантационните терапии беше да се намерят начини да се избегне необходимостта от доживотни имуносупресивни лекарства, които често са необходими за предотвратяване на имунното отхвърляне“, каза Рой. "Тези лекарства не само излагат пациентите на инфекция и други вредни странични ефекти, но е доказано, че директно увреждат трансплантираните клетки и органи, като намаляват терапевтичната полза от трансплантациите с течение на времето."

Друго ключово предимство на избягването на имуносупресията е цената му за пациентите, казва Рой: "Medicare в момента покрива диализата за цял живот, но имуносупресивните лекарства се покриват само през първите три години след трансплантацията. Много пациенти, които получават бъбречна трансплантация, в крайна сметка губят новия орган, защото не са били в състояние да си позволят имуносупресивните лекарства, необходими за поддържане на здравето. "

Екипът на Рой също внимателно е проектирал прототипа на биореактора, за да избегне задействането на кръвни съсиреци, които могат да доведат до белодробна емболия или инсулт, голямо предизвикателство пред всички пациенти с дългосрочни медицински импланти. Те постигнаха това чрез покриване на силициевите мембранни филтри, които контактуват с кръвта с биологично чисти молекули, и проектираха устройството, за да избегнат турбулентния кръвен поток, който също може да предизвика съсирване.

„Не бихме могли да използваме стандартните кръвосъобразни покрития, разработени за сърдечни клапи, катетри и други устройства, тъй като те са толкова дебели, че биха блокирали напълно порите на нашите силициеви мембрани“, каза Рой. "Едно от нашите постижения беше да създадем подходяща повърхностна химия върху нашите силициеви мембрани, която да ги направи да изглеждат биологично чисти за кръвта."

Резултатите, казва Рой, демонстрират напредък към очакваната клинична "trifecta" на The Bidney Project: устройство със сърдечно захранване, което работи без батерии или други външни връзки, които могат да доведат до риск от инфекция и което може да почисти кръвта без лекарства против отхвърляне или разредители на кръвта.

Сега изследователите имат за цел да увеличат размера на прототипа на биореактора, за да съдържат повече клетки, за да проверят дали имплантираното устройство може да допълни бъбречната функция при животни с бъбречна недостатъчност, като крайната цел евентуално да бъде преместено устройството за изпитвания за безопасност при хора.

"Навлизането на сложна клетъчна терапия като тази в клиниката няма да бъде маловажна задача - например, ще са необходими значителни инвестиции в производството на клетки и характеризиране в контролирани съоръжения за GMP, за да се избегне всякаква възможност за замърсяване", каза Рой. "Сега потвърдихме, че сме на прав път да продължим напред с тези усилия."