Специалисты Университета Калифорнии представили модель имплантируемой искусственной почки
2 сентября исследователи из Университета Калифорнии, Сан-Франциско, представили разработанный ими опытный образец первой имплантируемой искусственной почки. Значимость этой разработки трудно переоценить, т.к. она в перспективе может устранить необходимость огромного числа пациентов в гемодиализе.
Устройство, которое будет включать тысячи микроскопических фильтров, а также биореактор для осуществления метаболических реакций и поддержания водно-солевого баланса в организме, характерных для работы обычной почки, в настоящее время разрабатывается в рамках совместных усилий инженеров, биологов и врачей по всей стране под руководством доктора Шуво Роя на факультете биоинженерии и терапии Университета Калифорнии.
Принципиальная возможность использования системы гемодиализа, разработанной специалистами Университета Калифорнии, была доказана на примере внешнего устройства, которое пока не имплантировалось в тело пациента и было разработано и изготовлено членами команды разработчиков в Мичигане. Целью команды Роя является использование в разработке технологии производства кремния, а также специально оборудованных ячеек, имитирующих работу живых клеток почек, причем вся эта система должна помещаться в устройство размером с кофейную чашку.
Фактически, все технологические инновации задействованы для того, чтобы создать устройство настолько компактное, чтобы его можно было имплантировать в тело пациента. Одним из главных достоинств данной системы гемодиализа является то, что она, в отличие от донорской почки, не требует подавления иммунной системы пациента и предупреждения с помощью иммунодепрессантов реакции отторжения пересаженной почки.
«Это устройство призвано сохранить здоровье огромному числу людей, которые нуждаются в трансплантации почки и не могут ее дождаться из-за ограниченного количества донорских органов», - сказал Шуво Рой, доцент факультета фармакологии Университета Калифорнии, специализирующийся на разработке микро-электромеханических систем для применения в биомедицинских приложениях, - «это может существенно снизить бремя почечной недостаточности для миллионов людей во всем мире, а также сократить одну из крупнейших статей расходов в области здравоохранения США».
Группа специалистов Университета Калифорнии изучила возможность использования имплантируемых моделей систем гемодиализа и в настоящее время готова к проведению клинических испытаний с участием человека, которые, как предполагается, продлятся около 5-7 лет.
Хронической почечной недостаточностью только в США страдает около 500 000 человек и значительная часть из них нуждается в пересадки почки. Число таких пациентов регулярно увеличивается на 5-7% в год, по словам Шуво Роя, из-за поражения почек при сахарном диабете и гипертонической болезни.
Однако для все нуждающихся донорских органов для трансплантации катастрофически не хватает, так, в 2009 году было пересажено лишь 17 000 донорских почек, в то время как лист ожидании трансплантации почек по данным Organ Procurement ant Transplant Network превышает 85 000 пациентов.
Около 350 000 пациентов в США нуждаются в регулярном проведении гемодиализа. Это требует огромных затрат, только система Medicare тратит только $ 25 млрд в год на лечение почечной недостаточности - более 6 процентов от общей суммы бюджета, в то время как пациентов с этой патологий лишь около 1% от числа всех получателей Medicare. По данным USRDS (United States Renal Data System, национальная система данных, которые собирает, анализирует и распространяет информацию о хронической почечной недостаточности (ХПН) в США) на проведение гемодиализа у одного пациента с ХПН в системе Medicare расходуется около $ 75 000 в год.
Кроме того, что гемодиализ является довольно дорогостоящей процедурой, он также заметно влияет на качество жизни человека. Типичный график для пациента, нуждающегося в регулярном проведении этой процедуры: три раза в неделю по 3-5 часов на одну процедуру. Это не только утомительно для пациентов, но и далеко недостаточно для компенсации почечной недостаточности - гемодиализ только на 13% компенсирует работу здоровой почки. Как результат, только 35% пациентов выживают в течение 5 лет. Учитывая ограниченное количество донорских органов для пересадки, приходится констатировать, что тысячи больных ежегодно умирают, так и не дождавшись своей очереди на трансплантацию.
Внедрение в клиническую практику имплантируемых устройств для гемодиализа как раз и направлено на искоренение этой проблемы. 2-ступенчатая система для диализа использует гемофильтр для выведения токсинов из крови, а при применении последних достижений в области тканевой инженерии в выращивании клеток почечных канальцев имплантируемая искусственная почка может выполнять и другие биологические функции здоровой почки. Процесс работы подобных устройств зависит от артериального давления пациента, т.к. фильтрация может происходить как с использованием артериального давления, создаваемого током крови в сосудах пациента, так и с использованием специальных насосов.
В разработке имплантируемой искусственной почки команда специалистов Университета Калифорнии сотрудничает с 10 другими исследовательскими группами, в т.ч. из Клиники Кливленда, где Рой изначально разработал концепцию этого устройства, Университета Case Western Reserve, Мичиганского университета, Университета штата Огайо и Университета штата Пенсильвания.
Первый этап проекта, который уже завершен, был сосредоточен на разработке технологий, необходимых для снижения размеров устройство до размера, который могли бы быть приемлемыми для его имплантации в тело пациента и тестирование отдельных компонентов на животных моделях. На втором, нынешнем этапе, команда исследователей максимально адаптирует данное устройство для его использования в автономном режиме в теле пациента. Следующей задачей является внедрение данного устройства в широкую клиническую практику.
Использованы материалы официального веб-сайта Университета Калифорнии и U.S. Renal Data System