211service.com
Implantuojamo dirbtinio inksto kūrimas
Beveik 400 000 žmonių Jungtinėse Amerikos Valstijose (ir net du milijonai visame pasaulyje) naudojasi dializės aparatais, kad pašalintų toksinus iš savo kraujo dėl lėtinio inkstų nepakankamumo.
Esant slėgiui: Bioinžinerijos būdu sukurtas inkstas naudoja silicio membranas, kurios leidžia filtruoti labai žemu slėgiu. Šiame paveikslėlyje membrana yra sluoksniuota su inkstų ląstelėmis. Ląstelių branduoliai rodomi mėlyna spalva, jų mikrotubulai raudonai, o jungties baltymas, vadinamas ZO-1, yra žaliai.
Pacientai turi būti pririšti prie aparatų bent tris kartus per savaitę nuo trijų iki penkių valandų iš eilės. Net ir tada dializės aparatas yra tik apie 13 procentų efektyvesnis už funkcinį inkstą, o dializuojamų pacientų penkerių metų išgyvenamumas siekia vos 33–35 procentus. Norint atkurti sveikatą, pacientams reikia persodinti inkstą, o donorų organų tiesiog neužtenka. Rugpjūčio mėnesį JAV laukiančiųjų inksto sąraše buvo 85 000 pacientų, o pernai buvo atlikta tik 17 000 inkstų transplantacijų.
Bendradarbiaujanti, daugiadalykė laboratorijų grupė stengiasi sukurti pirmąjį implantuojamą dirbtinį inkstą. Praėjusią savaitę pristatytas prototipas yra kompaktiškas, ne didesnis už sriubos skardinę. Jis ne tik filtruoja toksinus iš kraujotakos, bet ir naudoja žmogaus inkstų ląsteles kitoms gyvybiškai svarbioms funkcijoms atlikti, pavyzdžiui, reguliuoti kraujospūdį ir gaminti vitaminą D.
Dializė ne tik atima daug laiko, bet ir vargina. Daugelis pacientų nesijaučia gerai, nes neatlieka visų normalaus ir sveiko inksto funkcijų, sako bioinžinierius. Shuvo Roy , kurios laboratorija Kalifornijos universitete San Franciske pagamino naują įrenginį ir jau bando jį su gyvūnais. Inkstai ne tik filtruoja toksinus. Jis taip pat turi medžiagų apykaitos ir hormonines funkcijas, o dializė šių gebėjimų neužfiksuoja.
Tačiau dirbtinį inkstą padaryti pakankamai mažą, kad tilptų į kūną, yra didelis iššūkis. Sveikas inkstas per dieną filtruoja 90 litrų vandens. Dabartiniai dializės aparatai yra mažo šaldytuvo dydžio ir reikalauja didelio slėgio, kad per aparato akytas membranas būtų pumpuojamas pakankamai vandens, kad teršalai būtų išfiltruoti iš kraujo.
Naujasis implantas yra kelių mokslinių tyrimų krypčių sintezė ir naudojasi dviem naujausiais šios srities pasiekimais. Mičigano universiteto nefrologas Deividas šypteli parodė, kad žmogaus inkstų ląstelės gali būti naudojamos kambario dydžio filtravimo aparate, kad būtų labai pagerinta pacientų, kurių inkstai nustojo funkcionuoti, sveikata. Tuo tarpu Rojus ir Viljamas Fisselis , Klivlando klinikos nefrologas, pagamino nanoporų silicio membraną, kuri dėl savo tankios ir tikslios porų struktūros galėtų padėti miniatiūrizuoti dializės aparatus.
Prototipas yra dviejų dalių sistema: pusę sudaro toksinus šalinantis filtras, kuriame sukrauti tūkstančiai silicio membranų. Jų nanoporos yra tokios tankios ir tokios tikslios formos, kad gali labai tiksliai filtruoti, naudodamos tik paties kūno kraujospūdžio jėgą. Per šį filtrą teka kraujas, iš kurio pašalinami toksinai, cukrus, vanduo ir druskos kaip filtruojamas tirpalas.
Švarus kraujas ir vandeningas filtratas yra nukreipiami į kitą sistemos pusę: atskirą kasetę. Čia jie teka per daugiau silicio membranų, kurios yra padengtos vieno tipo žmogaus inkstų ląstelėmis, kurios padeda įrenginiui reabsorbuoti dalį vandens, cukrų ir druskų, taip pat gamina vitaminą D ir padeda išvengti kraujospūdžio kritimo. prastos ar normalios inkstų funkcijos, kurių nepasiūlo dializė. Atliekos, kurios nėra reabsorbuotos, yra nukreipiamos į vamzdelį, pritvirtintą prie šlapimo pūslės, ir pašalinamos kaip atliekos su šlapimu – kaip ir normalus inkstas.
Tai toli gražu ne visa sistema, ir mokslininkai pažymi, kad jie niekada nesitiki, kad ji pakeis inkstų transplantaciją. Jūsų inkstuose yra nuo 20 iki 30 tipų ląstelių, kurios visos atlieka skirtingas funkcijas. Tačiau mes norėtume įveikti kritinę problemą, kuri iškilo esant inkstų nepakankamumui, sako Fissellas. Jei esate įtrauktas į inksto persodinimo sąrašą, daug didesnė tikimybė, kad mirsite laukiančiųjų sąraše, nei gausite inkstą. Jis sako, kad prietaisas galėtų veikti kaip tiltas pacientams, laukiantiems transplantacijos.
Žvelgiant iš bendros perspektyvos, bet koks implantuojamas prietaisas smarkiai sumažintų pacientų dabar patiriamą naštą Glenas Čertovas , Stanfordo universiteto medicinos mokyklos nefrologijos vadovas. Ir jei dalis papildomos magijos, kurią suteikia vietinis inkstas, būtų pridėta prie implantuojamo prietaiso, galėtume priartėti prie geros sveikatos atkūrimo.
Mokslininkai jau išsprendė kai kurias sudėtingesnes problemas: Humesas išsiaiškino, kaip reikiamu mastu kultivuoti inkstų ląsteles (iš vieno inksto jis gali auginti pakankamai ląstelių 100 000 prietaisų). Jis taip pat nustatė geriausią būdą juos užšaldyti ateityje. Roy'us, TR35 laimėtojas 2003 m., išbandė implantą keliolikoje žiurkių ir saujoje kiaulių. Jie vis dar turi padidinti implanto efektyvumą iki to, kas galėtų veiksmingai veikti žmonėms, tačiau jie tikisi pradėti bandymus su žmonėmis per penkerius–septynerius metus. Šiuo metu biokasetė gali filtruoti nuo 30 iki 35 litrų vandens per dieną, o ji turi turėti galimybę filtruoti mažiausiai 43. Jie taip pat turi rasti būdų, kaip užtikrinti, kad prietaisai nesukeltų kraujo krešulių ar imuninių reakcijų.
Kitos grupės taip pat ieško alternatyvų tris kartus per savaitę atliekamiems dializės paskyrimams, nors dauguma jų daugiausia dėmesio skiria nešiojamiems dializės prietaisams – tai pats savaime sudėtingas pasiūlymas, atsižvelgiant į nuolatinio filtravimo tokiais dideliais kiekiais be išorinio siurblio iššūkį. Vienas iš tokių prietaisų jau yra antrajame klinikinių tyrimų etape. Tačiau net nuolatinė dializė negali pakeisti kitų inkstų funkcijų.
Allenas Nissensonas, CMO of DaVita , viena didžiausių šalyje dializės paslaugų teikėjų, teigia, kad implantuojama koncepcija yra patraukli. Jis sako, kad tai bioreaktoriaus inkstas, neįtikėtinai novatoriška koncepcija ir tikrai įdomu, jei pasirodys, kad jis tinkamas didesniu mastu.