加州大学旧金山分校(UCSF)的科学家正在研究一种治疗肾衰竭的新方法，有一天可以使人们在移植后无需透析或服用抑制免疫系统的药物。研究人员声称，临床前研究首次表明，植入式生物反应器中的人肾上皮细胞(HREC)可以在猪体内存活并模仿几种重要的肾脏功能，而不需要全身免疫抑制。

这些结果代表了肾脏项目的一项重要成就，该项目由加州大学旧金山分校的ShuvoRoy博士(技术总监)和范德比尔特大学医学中心的WilliamH.Fissell博士(医学总监)共同领导。报道的研究重点是展示未来植入式生物人工肾(iBAK)的生物反应器组件的概念验证，其中包含硅纳米孔膜(SNP)以保护细胞免受免疫排斥。最终目标是用不同的肾细胞填充生物反应器，这些肾细胞执行重要的功能，例如平衡体液和释放激素来调节血压，然后将其与过滤血液中废物的血液过滤装置配对。

“我们专注于安全地复制肾脏的关键功能，”加州大学旧金山分校药学院生物工程教授罗伊说。“生物人工肾将使肾脏疾病的治疗更加有效，也更加耐受和舒适。”

Roy、Fissell及其同事在《自然通讯》上发表了一篇题为“使用硅纳米孔膜进行肾细胞治疗的可植入生物反应器的可行性”的论文，报告了他们的进展。研究人员在论文中总结道：“我们提出了开发iBAK的初步步骤，该iBAK将包括一个含有细胞的生物反应器组件，以重现天然肾小管功能……具体来说，在这项试点研究中，我们展示了利用SNM的生物反应器的可行性具有潜在的免疫保护作用，防止超急性排斥反应，并在体外和体内维持HREC。

作者指出，全球有超过200万人接受终末期肾病(ESRD)治疗，随着糖尿病和高血压发病率的增加，终末期肾病的发病率也在上升。美国有超过500,000人每周需要进行几次透析，虽然肾移植可以提供“极好的结果”，活体捐献器官受者的五年生存率>80%，但捐献者却不够。每年只有约20,000人接受移植手术。此外，移植受者所需的终生免疫抑制可能会导致严重的健康问题，而移植物排斥的可能性也是一个持续关注的问题。

肾脏项目旨在创造生物人工肾作为肾衰竭的永久解决方案。在他们报告的研究中，罗伊和同事设计了一个生物反应器，直接连接血管和静脉，允许营养物质和氧气通过，就像移植的肾脏一样。该生物反应器由硅纳米孔膜(SNM)组成，可以保护内部的肾细胞免受受体免疫细胞的攻击。科学家们指出：“这些硅纳米孔膜由于其高分子选择性而特别适合用作排除屏障。”

在他们的测试案例中，研究人员使用了一种称为近端小管细胞的肾细胞，它可以调节水。密歇根大学的合著者H.DavidHumes医学博士此前曾使用这些细胞帮助重症监护病房的透析患者挽救生命。研究人员写道：“在这里，我们重点关注iBAK的生物反应器组件，并描述了开发可植入设备来复制肾小管关键功能的第一步，该设备旨在最终与可植入滤血器协同工作。”。

“......我们报告了一种包含硅纳米孔膜的概念验证植入式生物反应器，可为人类肾上皮细胞提供一定程度的免疫保护。”

研究小组在移植后对肾细胞和受体动物进行了7天的追踪，结果均表现良好。“我们组装并植入了含有SNM的生物反应器原型，并在仅接受抗血小板药物的猪身上确认了其长达7天的通畅性。此外，生物反应器支持免疫功能正常的猪体内封装的异种HREC，而无需进行全身免疫抑制，”研究人员表示。研究小组确实注意到，实验设计经过优化是为了研究细胞活力，而不是运输或代谢功能。尽管如此，他们写道，“……我们报告了一种包含硅纳米孔膜的概念验证可植入生物反应器，可为人类肾上皮细胞提供一定程度的免疫保护。”

下一步将在动物身上进行为期一个月的试验，最终在人体上进行试验。“我们需要证明功能性生物反应器不需要免疫抑制剂，我们做到了，”罗伊说。“我们没有出现并发症，现在可以迭代，达到人体范围内的整个肾脏功能。”

“……我们证明了生物反应器的可行性，该生物反应器具有良好的特性，例如可能不需要免疫抑制或全身抗凝，且不会影响细胞活力或功能，”研究人员总结道。“未来的努力将集中于通过增加动物数量来增加细胞数量和植入周期，以建立统计显着性和明确的证据。”

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