Протез почки – замена гемодиализу. Надежды трансплантологов и больных близки к воплощению в реальность

Программный гемодиализ – это значит три раза в неделю на четыре часа пациента подключают к аппарату «искусственная почка» в специализированной клинике или больнице. Таких пациентов в мире 2,5 млн, в России, согласно регистрам, более 30 тыс. Гемодиализ не может заменить все функции природной почки, и постепенно самочувствие больных ухудшается, появляются проблемы с опорно-двигательным аппаратом, сердечно-сосудистой и нервной системами. С годами больные инвалидизируются, теряют трудоспособность, а нередко и преждевременно умирают.

Наилучшей альтернативой диализу является пересадка донорской почки. Однако этот метод подходит не всем, а тем, кому подходит, приходится годами находиться на диализе в ожидании подходящего органа. Потом необходимо всю жизнь принимать дорогостоящие лекарства, угнетающие иммунную систему, для профилактики отторжения пересаженного органа, что повышает риск возникновения опасных для жизни и здоровья инфекций. Не будем уж говорить о сложной психологической стороне пересадки донорских человеческих органов.

За 55 лет применения диализ чрезвычайно усовершенствовался, стал более безопасным, менее дорогим, гораздо более доступным. Тем не менее пациент все равно привязан к аппарату, три дня в неделю вынужден проводить в клинике. Портативная искусственная почка – мечта больных и врачей, с одной стороны, позволила бы избежать поездок пациентов в клинику, с другой – более физиологично удаляла уремические токсины и излишек жидкости, примерно так, как это делают собственные здоровые почки. Похоже, мечта эта приближается к реальности.

Первое подобное устройство, названное WAK (по первым буквам «носимая искусственная почка»), разработанное под руководством профессора В. Гура из Калифорнийского университета Лос-Анджелеса, уже дошло до клинических испытаний в Италии, Великобритании и США. Это первая фаза испытаний, в ходе которой оценивается только безопасность устройства в течение 24 часов. Прототип устройства напоминает широкий пояс, на котором закреплены фильтр, насосы и сменные картриджи с сорбентами. Весит все это около 2 кг и благодаря встроенным подзаряжаемым батареям полностью автономно. Подключается к пациенту при помощи центрального венозного катетера, который нередко устанавливают диализным пациентам в качестве постоянного сосудистого доступа.

Группа исследователей из Италии под руководством профессора Клаудио Ронко из Международного института почечных исследований в Винченце и итальянская биотехнологическая компания RAND предложили использовать вместо пояса жилет WAKman. В нем помещаются и фильтрующее устройство с насосом, и пульт управления, и контрольная панель, и даже два скрытых от глаз мочеприемника. Авторы концепции считают, что устройство может пригодиться также и больным с сердечной недостаточностью и массивными отеками, когда лекарства уже помогают плохо.

Сингапурско-американская компания AWAK в партнерстве со швейцарской Debiotech и датским благотворительным фондом NeoKidney поработали над усовершенствованием сорбента, который помимо активированного угля содержит ионообменные смолы на основе оксида и фосфата циркония, а также иммобилизованный фермент уреазу. Пока удался прорыв в области перитониального диализа: за счет регенерации перитониального раствора сорбентом недельный объем потребляемого раствора уменьшился до 4 л, что очень удобно для путешествующих. Новым устройством уже пользуются первые пациенты.

Над сходным устройством, но уже для гемодиализа серьезно работает большой европейский консорциум Nephron+. В их прототипе WAKD при помощи плазмофильтра происходит постоянная мембранная плазмасепарация. В контур с плазмой встроен особый сорбционный фильтр, состоящий из многослойного наноструктурированного и каталитического адсорбента. Очищенная плазма возвращается в кровоток. По этой технологии не требуется диализат: имеется перистальтический насос, подзаряжаемая батарея, предусмотрена возможность регенерации диализата, общий вес устройства не превышает 2 кг.

Медицинская наука и техника развиваются столь стремительно, что все эти устройства, едва успев внедриться в практику, могут устареть: разрабатывается имплантируемая, или вживляемая, почка, которую хирург в ходе операции под общим наркозом будет вшивать так же, как и донорскую. Преимущества очевидны: нет внешней части катетера – меньше риск инфекции, а риска отторжения нет вообще. Доктора Шуво Рой и Вильям Фиссел из Университета Калифорнии в Сан-Франциско утверждают, что устройство размером чуть меньше обычной кофейной чашки максимально воспроизводит функции почки: помимо гемофильтра имплантируемая почка содержит биореактор, в котором живые канальцевые клетки извлекают полезные вещества из фильтрата первичной мочи, реабсорбируя, к примеру, соль, сахар, как и живая почка, а также вырабатывают важные гормоны, участвующие в регуляции артериального давления, кроветворения и минерально-костного обмена.

Для уменьшения размеров пришлось решить много задач, важнейшая – создание принципиально новой силиконовой мембраны со щелевыми порами по технологии МЕМS, которая впервые использована для биомедицинских целей. В результате свехпроницаемая мембрана компактных размеров с кредитную карточку имеет такую же гидравлическую проницаемость, как стандартный диализатор с полимерной синтетической мембраной.

Исследователи из Сан-Франциско уже объявили набор пациентов в первую фазу клинических исследований, которые запланированы на 2017 год, а пока продолжаются доклинические испытания устройства на крупных животных. Среди спонсоров числится и NASA, полагающее, что данные технологии помогут решить проблему регенерации жидкости на борту космического корабля.

Источник: dislife.ru

Биоинженерная почка работает в организме!

Крыса разделила почку с человеком

Чтобы сделать пригодную для пересадки почку, ученым пришлось лишить ее собственных клеток и заселить почечный каркас другими клетками. Испытание на крысе прошло успешно: почка фильтрует кровь и производит мочу. Хотя пока биоинженерный орган по качеству работы не дотягивает до обычного.

Почку пересаживают чаще всех прочих органов: трансплантация – единственный радикальный способ вылечить больного с почечной недостаточностью. Гемодиализ, то есть очищение крови вне организма, – это лишь временное решение проблемы, до получения донорского органа. В США около одного миллиона пациентов с таким диагнозом, причем каждый год его ставят примерно 100 тысячам человек. 100 тысяч больных ждут донорскую почку, и только 18 тысяч ежегодно ее получают. В листе ожидания почки ежегодная смертность составляет 5-10%.

Недостаток донорских органов – первая проблема трансплантологии. Вторая проблема – людям с пересаженным органом надо пожизненно принимать иммуносупрессанты для подавления иммунитета и, соответственно, подвергаться риску различных заболеваний. У 20% пациентов все равно возникают эпизоды острого отторжения донорской почки в течение 5 лет после трансплантации. 40% умирают или теряют функции пересаженной почки в течение 10 лет после трансплантации. Создание пригодной для пересадки биоинженерной почки позволит спасти множество жизней.

В области создания биоинженерных органов развиваются два принципиально разных направления: одно основано на возможностях 3D-биопечати тканей и органов, другое – на использовании естественных или синтетических каркасов, которые засеваются стволовыми клетками. Ученые Массачусетской больницы общего профиля (Massachusetts General Hospital) пошли по второму пути. Они создали почку из каркаса почки крысы, который заселили соответствующими клетками крысы и человека.

Биоинженерную почку трансплантировали в организм крысы и убедились в ее работоспособности. Результаты работы исследователи опубликовали в журнале Nature Medicine (Song et al., Regeneration and experimental orthotopic transplantation of a bioengineered kidney). Пересаженная почка выполняла все свои функции: пропускала кровь по сосудам, фильтровала, абсорбировала и выделяла мочу.

«Уникальным в этом подходе является то, что мы полностью сохранили архитектуру органа, так что биоинженерный трансплантат фактически ничем не отличался от донорской почки и встраивался в кровеносную и в выделительную системы», – сказал Харальд Отт, сотрудник Центра регенеративной медицины Массачусетской клиники, первый автор статьи.

Сначала ученые взяли почку крысы и полностью удалили из нее клетки. Эта операция – децеллюризация, производится путем перфузирования (промывания) органа детергентным раствором, вымывающим клетки. В результате они получили лишенный клеток каркас почки, состоящий в основном из коллагена, полностью сохраняющий структуру органа. Что очень важно, сохранялась микроструктура основных элементов почки – нефронов, состоящих из почечного тельца с клубочком капилляров внутри и системы канальцев.

После удаления всех живых клеток от крысиной почки остается коллагеновый каркас, готовый для заселения клетками почки и сосудов (снимки и видеоролик – из пресс-релиза MGH Researchers develop implantable, bioengineered rat kidney – ВМ.

Этот каркас заселили новыми клетками, причем для конструирования полноценной почки надо было использовать клетки нескольких типов. Взяли клетки эндотелия (внутренней стенки) кровеносных сосудов человека и клетки почечного эпителия новорожденной крысы. Для того чтобы поместить их в нужные места, эндотелиальные клетки доставлялись путем введения через почечную артерию, а клетки почечного эпителия вводили через уретру. Микроструктурный анализ показал, что при таком способе доставки клетки первого типа заселяли кровеносные сосуды и капилляры внутри клубочков, а клетки второго типа закреплялись в почечных тельцах и канальцах. После этого почка дозревала в биореакторе в течение 12 дней.

Готовую биоинженерную почку проверили на работоспособность. Сначала через почку пропускали кровь in vitro, вне организма (на снимке справа – ВМ). В результате фильтрации и обратного всасывания воды и питательных веществ почка образовывала мочу. Затем ученые проверили почку in vivo – пересадили биоинженерный орган крысе с удаленной собственной почкой. Операция прошла удачно, почку подсоединили к кровеносной и выделительной системе. Оказавшись в организме, почка стала выполнять свою функцию и выделять мочу.

Работу почки исследователи оценили по нескольким параметрам – скорость фильтрации крови, выделение креатинина (продукта распада белков), обратное всасывание глюкозы и электролитов. Пока, пишут авторы, по всем показателям функция биоинженерной почки снижена по сравнению с обычной донорской почкой.

Как они полагают, частично это может быть связано с незрелостью клеток новорожденной крысы, которыми засевали каркас. В дальнейшем они собираются выращивать клетки в культуре до их созревания и тем самым добиться получения функционально полноценной биоинженерной почки.

«Если эта технология окажется применима к размерам человеческой почки, пациенты, страдающие от почечной недостаточности, которые многие годы ждут донорскую почку, получат альтернативу – биоинженерную почку, заселенную их собственными клетками», – говорит Харальд Отт. Шаг к этому уже сделан: исследователи подвергли процедуре децеллюризации почку, взятую от умершей свиньи, и почку, взятую от умершего человека.

Процедура оказалась успешной: им удалось получить каркас почки человека с сохранением его микроструктуры. Сейчас ученые изучают методы получения нужных типов клеток от пациента и выращивания их в культуре в количестве, необходимом для засевания каркаса человеческого размера. В идеале каркас нужно засевать собственными клетками пациента, что полностью исключит отторжение органа. Так что ученые надеются, что со временем биоинженерная почка сможет полностью заменить донорскую (для пересадки больным с почечной недостаточностью).

Источник: www.vechnayamolodost.ru

Искусственные почки

Оставьте комментарий 1,953

При тяжелом нарушении функционирования почек иногда прибегают к искусственной замене главной функции органа. Искусственная почка в будущем должна полноценно заменить функцию выделения жидкости. Она будет очищать кровь от вредных веществ, корректировать здоровый баланс кислотности, способствовать выведению токсичных продуктов и достаточному оттоку излишка воды. Но задача такого аппарата — очистка крови при сохранении ее нормального объема. Ученые близки к величайшему прорыву в области биоинженерии — они могут создать имплант, который сможет полноценно заменить тяжелобольной орган.

Общая информация

Американский изобретатель Джон Абель создал аппарат в 1913 году, являющийся прототипом современной искусственной почки. Впервые аппарат был использован в 1944 году ученым-медиком Вильямом Колфом. Аппарат для гемодиализа имеет довольно объемные размеры. Сейчас, чтобы пройти процедуру очищения крови, человек должен находиться в больнице по несколько часов минимум 2 раза в неделю. Такая процедура очищает кровь от отходов в среднем на 60%.

Описание технологии и принцип работы

Первая решилась протестировать на себе такое устройство женщина 67 лет. Она была больна тяжелой почечной недостаточностью, которая повлекла за собой интоксикацию организма. Процедура прошла успешно. В 2007 году было представлено портативное устройство для гемодиализа. Оно небольших размеров и весит не более 4 кг. Врачи называют это устройство «Носимая Искусственная Почка» (НИП). Для человека, который страдает тяжелым заболеванием почек, можно иметь при себе такой аппарат постоянно. При необходимости его будет подключать врач к вене и происходит процедура очищения крови. Минус такого аппарата в том, что очищение пока происходит намного медленнее, чем в стационарной версии. Размещаться этот аппарат будет на поясе пациента, куда будут присоединены насосы для перекачивания крови и сменные кассеты с очищающим материалом.

Чарльзом Дженнингсом в 2004 году впервые протестирована переносная искусственная почка. Зарегистрирована в Патентном бюро она с 2006 года в Соединенных Штатах.

Совсем недавно медицинские ученые Калифорнийского университета выступили с заявлением, что создана имплантируемая почка. Она содержит в себе множество микрофильтров, которые будут постоянно очищать кровь больного человека. На примере портативного переносного устройства был протестирован и этот почечный имплант, в результате доказав свою продуктивность. Новые современные технологии брошены на поиск метода создания компактного устройства, содержащего настоящие клетки. Имплантируемый аппарат должен быть не больше настоящего органа для успешного внедрения в организм человека.

Биоинженерная почка у человека

В 2010 году ученые изобрели гемодиализный имплант, который по своим размерам соответствует почке. Он содержит в себе биореактор с культурой клеток, которые составляют почечные канальцы. Такой имплант полноценно заменяет обменные функции. Его работа выполняется благодаря циркуляции крови больного. Имплант позволяет заменить больной орган и не требует донорского здорового органа. С 2013 года проект возобновлен и сейчас проводятся разработки по его созданию методами биоинженерии.

Этапы разработки искусственной почки

Активная разработка по выращиванию имплантов на бесклеточной основе прошли успешные испытания на крысах. Информация была опубликована в известных американских журналах. Начало выращиванию имплантируемой почки положили эксперименты по вымыванию клеточной ткани из нефункционирующего органа. Сама почка не изменяла форму и структуру, а на межклеточном уровне были помещены специальные белки, подающие сигнал к росту. Далее проводилась процедура промывания матрикса клетками, которые были изъяты из почек новорожденных крыс. Они локализировались на пустых местах, занимая нужный пробел и начинали производить обычные функции. Такую имплантируемую почку уже пересаживали крысам вместо настоящего органа.

Это прорыв в медицине, так как такие импланты позволят решить проблему нехватки донорских органов. При их создании использовали современные нанотехнологии, которые давно применяются в микроэлектронике. Искусственная почка, пропуская через себя кровь, форменные элементы оставляет неповрежденными. Встроенные фильтры, имеющие в себе микропоры, располагаясь друг за другом, отменно выполняют фильтрацию. Их число достигает 15 штук. Вокруг фильтров размещены живые почечные клетки для обеспечения таких функций, которые не в силах выполнить искусственный аппарат. В основном это функции обмена полезных веществ и выведения из организма отходов.

Ближайшие перспективы

В результате проведенных экспериментов ученые выяснили, что импланты работают нормально, но их работа хуже работы здорового органа. Но медики придерживаются мысли, что использование таких матриксов, не содержащих клеток — способ получить полноценную замену для почек. При тяжелом нарушении работы почек в некоторых случаях прибегают к искусственной замене органа. Искусственная почка полноценно заменяет функцию выделения. Она фильтрует 170−185 литров крови за 24 часа через свои 20 мембран. Устройство не отвергается организмом как инородное тело, потому что не вызывает иммунную реакцию организма.

Планируется уже в 2017 году провести клинические испытания на первых пациентах, которые покажут, насколько успешно проходит проект. Благодаря этому изобретению люди, больные тяжкими почечными патологиями, смогут жить полноценной жизнью. Ученый Фисселл, что участвует в проекте создания почки, говорит, что им удалось скопировать природный фильтр, что поможет больным людям заменить жизненно необходимые утраченные функции. Еще большой плюс заключается в том, что имплантируемая почка мгновенно выполняет при внедрении в организм функцию очищения, в то время, как пересаженный донорский орган — только после двухнедельной стадии реабилитации. Ученые создают имплантируемую почку, которая будет оставаться работоспособной минимум 10 лет. Современные эксперименты в ближайшем будущем будут проведены на свиньях, которым также пересадят имплант.

Читайте также:  Диагностика и современные виды лечения рака почки

Источник: etopochki.ru

10 новейших биотехнологий для здоровья человека

Ученые все ближе и ближе подходят к созданию искусственного человека. По крайней мере, сегодня мы уже можем заменять или восстанавливать большинство органов. О новейших биотехнологиях, которые совсем скоро будут служить людям, рассказывает портал livescience.com.

1. Искусственные глаза

Для слепых людей даже световосприятие крайне ценно, не говоря уж о различении предметов. Бионические глаза – искусственный орган зрения, состоящий из вживленных в центр зрения электродов. Электроды воспринимают импульсы от рецептора на периферии. Рецептором выступает камера, которая фокусирует изображение. Передача импульса беспроводная, поскольку камера тоже имплантирована в глаз человека. Такое устройство поможет видеть людям, потерявшим зрение, так как их мозг умеет обрабатывать визуальную информацию.

2. Заново выращенная кость

Еще в 1960-х годах ученые знали, благодаря чему растет костная ткань. Фактор ее роста – специфический протеин. Но эксперименты по выращиванию новой костной ткани терпели неудачу: она росла не совсем там, где нужно. Лишь в 2005 году ученым удалось решить эту проблему. Специально смоделированный белок стимулирует рост костной ткани в тех местах, где она разрушена. А это решает проблему многих заболеваний, в том числе и острой боли, связанной с разрушением позвонков.

3. Портативная поджелудочная железа

Уже скоро диабетики не будут страдать от слишком высокого или низкого уровня сахара в крови. Изобретение ученых из Института исследований ювенильного диабета предусматривает одновременное определение уровня глюкозы и необходимой дозы инсулина, который тут же выделяет портативная «поджелудочная железа». Этот аппарат, по сути, является компиляцией ныне существующих глюкометров и средств доставки инсулина. Портативная поджелудочная 24 часа в сутки самостоятельно регулирует уровень сахара в крови, предотвращая возникновение осложнений диабета.

4. Нечеловеческий вкус

Человеческий язык хоть и наделен замечательным чувством вкуса, однако довольно субъективен в своей оценке. Но в массовом производстве важно изготовлять продукты каждый раз с одинаковым вкусом. Здесь на помощь приходит электронный «язык», разработанный профессором университета Остина (Техас) Дином Нейкирком (Dean Neikirk). Это своеобразный анализатор химического состава продукта. Именно такое устройство позволяет удостовериться не только в том, что пища имеет хорошие вкусовые качества, а и том, что технология изготовления продукта соблюдена и вся партия товара одинакова по вкусу.

5. Новые конечности

Долгое время протезы верхних конечностей применялись только с косметической целью, а научиться пользоваться искусственной рукой было довольно сложно. Все из-за того, что человек не мог ощущать искусственную конечность. Ученые из Реабилитационного института Чикаго оснастили протез чипом, который улавливает нервные импульсы, поступающие из двигательных центров, когда человек собирается выполнить движение рукой. Нервный импульс передается на мотонейроны спинного мозга, а оттуда команда о движении поступает в протез. Сейчас ученые работают над температурной и тактильной чувствительностью искусственной конечности.

6. Коленный протез, который подстраивается под особенности походки

Современную медицину не удивишь протезированием нижних конечностей, но это изобретение – действительно кое-что необычное. Исследователи и авторы изобретения Хью Херр (Hugh Herr) и Эри Уилкенфельд (Ari Wilkenfeld) наделили искусственное колено «умом». Протез может приспосабливаться к походке пациента, копируя обычный механизм движений. Пациенты с такими коленными протезами имеют плавную, ровную походку – как все здоровые люди.

7. Портативная почка

Больные почечной недостаточностью должны часы, дни проводить, прикованные к кровати и аппарату искусственной почки (гемодиализа). Функция почек настолько важна, что без них организм не способен выводить вредные продукты и поддерживать стабильность внутренней среды. Потому сегодня почечная недостаточность – это приговор, если пересадка органа невозможна. Улучшить жизнь пациентов с почечной недостаточностью решили ученые Мартин Робертс (Martin Roberts) и Дэвид Ли (David B.N. Lee). Разработанная ими портативная почка являет собой тот же аппарат для гемодиализа. Однако он в сотни раз легче и меньше. Человек может без проблем перемещаться с такой почкой, которая обеспечивает фильтрование крови 24 часа в сутки.

8. Искусственные клетки, разносящие лекарство

Проблема побочного действия медикаментов вскоре может остаться только на страницах учебников по истории фармакологии. Ученые разработали искусственные клетки, способные проникать (по принципу иммунных) в очаг патологии. Вместе с тем они являются переносчиками необходимого лекарства. Благодаря этому медикаменты будут действовать строго целенаправленно, не влияя на другие органы, ткани и клетки. С помощью искусственных клеток врачи будут бороться как с общими заболеваниями, так с опухолями.

9. Вторая молодость мужчин

Подарить вторую молодость мужчинам в возрасте взялся научный работник Энтони Атала (Anthony Atala). Ему удалось в лабораторных условиях вырастить пещеристые тела, которые отвечают за кровенаполнение, и как следствие – за эрекцию. В 2006 году ученый испытал свое изобретение на кроликах. Уже через несколько месяцев после операции самцы кроликов вернулись к любимому делу, благодаря которому, как известно, численность этих грызунов растет в геометрической прогрессии.

10. Замена части мозга

Заменить часть мозга сложно – это не пришить новую ногу или руку. Но ученые обещают, что в будущем такие операции станут делом обычным. Профессор университета Южной Калифорнии Теодор Бергер (Theodore Berger) изобрел специальный чип, способный заменить гипокамп (часть мозга, которая отвечает за кратковременную память и ориентацию в пространстве). Теперь пациентам с болезнью Альцгеймера или перенесшим инсульт можно будет установить такой чип, возвратив утраченные функции. Сейчас разработка проходит необходимые испытания.

Источник: rate1.com.ua

Протез почки – замена гемодиализу

Надежды трансплантологов и больных близки к воплощению в реальность

Об авторе: Валерий Юрьевич Шило – доцент кафедры нефрологии ФПДО Московского государственного медицинского стоматологического университета.

Один из действующих прототипов носимой искусственной почки, уже прошедшей испытания на безопасность на пациентах в Италии, Великобритании и США. Фото с сайта www.washington.edu

Миллионы людей на планете страдают от болезней почек. Подавляющее большинство узнают об этом, только когда почки практически отказывают и срочно необходим жизнеспасающий диализ, то есть искусственное очищение крови.

Программный гемодиализ – это значит три раза в неделю на четыре часа пациента подключают к аппарату «искусственная почка» в специализированной клинике или больнице. Таких пациентов в мире 2,5 млн, в России, согласно регистрам, более 30 тыс. Гемодиализ не может заменить все функции природной почки, и постепенно самочувствие больных ухудшается, появляются проблемы с опорно-двигательным аппаратом, сердечно-сосудистой и нервной системами. С годами больные инвалидизируются, теряют трудоспособность, а нередко и преждевременно умирают.

Наилучшей альтернативой диализу является пересадка донорской почки. Однако этот метод подходит не всем, а тем, кому подходит, приходится годами находиться на диализе в ожидании подходящего органа. Потом необходимо всю жизнь принимать дорогостоящие лекарства, угнетающие иммунную систему, для профилактики отторжения пересаженного органа, что повышает риск возникновения опасных для жизни и здоровья инфекций. Не будем уж говорить о сложной психологической стороне пересадки донорских человеческих органов.

За 55 лет применения диализ чрезвычайно усовершенствовался, стал более безопасным, менее дорогим, гораздо более доступным. Тем не менее пациент все равно привязан к аппарату, три дня в неделю вынужден проводить в клинике. Портативная искусственная почка – мечта больных и врачей, с одной стороны, позволила бы избежать поездок пациентов в клинику, с другой – более физиологично удаляла уремические токсины и излишек жидкости, примерно так, как это делают собственные здоровые почки. Похоже, мечта эта приближается к реальности.

Первое подобное устройство, названное WAK (по первым буквам «носимая искусственная почка»), разработанное под руководством профессора В. Гура из Калифорнийского университета Лос-Анджелеса, уже дошло до клинических испытаний в Италии, Великобритании и США. Это первая фаза испытаний, в ходе которой оценивается только безопасность устройства в течение 24 часов. Прототип устройства напоминает широкий пояс, на котором закреплены фильтр, насосы и сменные картриджи с сорбентами. Весит все это около 2 кг и благодаря встроенным подзаряжаемым батареям полностью автономно. Подключается к пациенту при помощи центрального венозного катетера, который нередко устанавливают диализным пациентам в качестве постоянного сосудистого доступа.

Группа исследователей из Италии под руководством профессора Клаудио Ронко из Международного института почечных исследований в Винченце и итальянская биотехнологическая компания RAND предложили использовать вместо пояса жилет WAKman. В нем помещаются и фильтрующее устройство с насосом, и пульт управления, и контрольная панель, и даже два скрытых от глаз мочеприемника. Авторы концепции считают, что устройство может пригодиться также и больным с сердечной недостаточностью и массивными отеками, когда лекарства уже помогают плохо.

Сингапурско-американская компания AWAK в партнерстве со швейцарской Debiotech и датским благотворительным фондом NeoKidney поработали над усовершенствованием сорбента, который помимо активированного угля содержит ионообменные смолы на основе оксида и фосфата циркония, а также иммобилизованный фермент уреазу. Пока удался прорыв в области перитониального диализа: за счет регенерации перитониального раствора сорбентом недельный объем потребляемого раствора уменьшился до 4 л, что очень удобно для путешествующих. Новым устройством уже пользуются первые пациенты.

Над сходным устройством, но уже для гемодиализа серьезно работает большой европейский консорциум Nephron+. В их прототипе WAKD при помощи плазмофильтра происходит постоянная мембранная плазмасепарация. В контур с плазмой встроен особый сорбционный фильтр, состоящий из многослойного наноструктурированного и каталитического адсорбента. Очищенная плазма возвращается в кровоток. По этой технологии не требуется диализат: имеется перистальтический насос, подзаряжаемая батарея, предусмотрена возможность регенерации диализата, общий вес устройства не превышает 2 кг.

Медицинская наука и техника развиваются столь стремительно, что все эти устройства, едва успев внедриться в практику, могут устареть: разрабатывается имплантируемая, или вживляемая, почка, которую хирург в ходе операции под общим наркозом будет вшивать так же, как и донорскую. Преимущества очевидны: нет внешней части катетера – меньше риск инфекции, а риска отторжения нет вообще. Доктора Шуво Рой и Вильям Фиссел из Университета Калифорнии в Сан-Франциско утверждают, что устройство размером чуть меньше обычной кофейной чашки максимально воспроизводит функции почки: помимо гемофильтра имплантируемая почка содержит биореактор, в котором живые канальцевые клетки извлекают полезные вещества из фильтрата первичной мочи, реабсорбируя, к примеру, соль, сахар, как и живая почка, а также вырабатывают важные гормоны, участвующие в регуляции артериального давления, кроветворения и минерально-костного обмена.

Для уменьшения размеров пришлось решить много задач, важнейшая – создание принципиально новой силиконовой мембраны со щелевыми порами по технологии МЕМS, которая впервые использована для биомедицинских целей. В результате свехпроницаемая мембрана компактных размеров с кредитную карточку имеет такую же гидравлическую проницаемость, как стандартный диализатор с полимерной синтетической мембраной.

Исследователи из Сан-Франциско уже объявили набор пациентов в первую фазу клинических исследований, которые запланированы на 2017 год, а пока продолжаются доклинические испытания устройства на крупных животных. Среди спонсоров числится и NASA, полагающее, что данные технологии помогут решить проблему регенерации жидкости на борту космического корабля.

Оставлять комментарии могут только авторизованные пользователи.

Источник: www.ng.ru

Новости медицины и науки — Сайт donnefron!

Исследователи из Калифорнийского университета в Сан-Франциско (США) разработали прототип первой в истории вживляемой портативной искусственной почки, который призван прийти на смену диализу.

Устройство состоит из нескольких тысяч микроскопических гемофильтров и биореактора, который имитирует метаболическую и водно-балансовую функции почки. Клетки почечных канальцев выращены в соответствии с последними достижениями тканевой инженерии. Весь процесс зависит от артериального давления, так что ему не нужны насосы и электроснабжение.

Испытания стационарной увеличенной модели завершились успешно. В дальнейшем научная группа под руководством Шуво Роя на основе той же технологии создаст искусственную почку с кофейную чашку. Устройство будет имплантироваться в тело без необходимости подавления иммунной системы, что позволит пациенту вести нормальный образ жизни. Осуществимость такой модели уже доказана на животных, поэтому его клинические испытания должны начаться в течение пяти-семи лет.

Ежегодно хроническая почечная недостаточность поражает более 500 тысяч человек в одних только Соединенных Штатах. Показатель растет на 5-7% в год из-за распространения диабета и гипертонии. Полностью избавиться от заболевания можно только с помощью пересадки почки, но это настоящая проблема: в прошлом году было в США пожертвовано всего 17 тысяч трансплантатов, а число больных в очереди превышает 85 тысяч.

Примерно 350 тысяч американцев зависят от почечного диализа, что связано с огромными затратами. Система Medicare ежегодно тратит 25 миллиардов долларов на лечение почечной недостаточности — более 6% от общей суммы бюджета, хотя болезнь поражает лишь 1% клиентов этой страховой службы. В среднем на одного пациента уходит почти 75 тысяч долларов в год.

При этом диализ также не является панацеей. Обычно его надо проходить трижды в неделю в течение 3-5 часов. Это не только утомительно, но и малоэффективно, ибо процедура замещает почки всего на 13% функции. В результате лишь 35% пациентов живут на диализе более пяти лет.

Портативный диализатор, портативная искусственная почка

Недавно переносную искусственную почку разработали американские ученые. Теперь для процедуры гемодиализа, больным не обязательно раз в 2-3 дня приезжать в больницу. Аппарат весит несколько килограммов и бесперебойно работает от батареек в течение 6-8 часов. Первые испытания искусственной почки прошли успешно, возможно, что серийное производство «мобильной почки» начнется в ближайшем будущем.

Исследователи из Калифорнийского Университета в Лос-Анджелесе (UCLA) и Департамента здравоохранения по делам ветеранов (Veterans Affairs Greater Los Angeles Healthcare System, Калифорния) разработали прототип автоматизированной портативной искусственной почки (Automated Wearable Artificial Kidney, AWAK), который поможет избежать некоторых осложнений пациентам, использующим традиционную систему диализа.

Искусственная почка, действующая по принципу перитонеального диализа, «бескровна» и уменьшает или даже устраняет белковую потерю и другие связанные с диализом проблемы.

Калифорнийский Университет и Департамент уже подписали исключительное лицензионное соглашение с находящейся в Сингапуре компанией AWAK Technologies Pte. Ltd., на разработку коммерческого варианта искусственной переносной почки.

В 1980-х годах была создана искусственная почка, которая заключала в себе многие из принципов, на которые полагается и новая разработанная технология. Но та машина была стационарной, и ни о какой мобильности речи не велось. Новая же технология позволила бы пациентам заниматься их обычными делами, одновременно проходя жизненно необходимый процесс диализа.

«Что действительно ново в этом изобретении — так это свобода пациента,- сказал Мартин Робертс (Martin Roberts), доцент клинической медицины UCLA.- Для меня, как изобретателя, самая важная вещь для пациентов — их свобода. Следующая важная деталь — это то, что, устройство работает постоянно, а не периодически, т.е. можно сделать намного больше в процессе лечения пациента. Таким образом, пациент будет чувствовать себя лучше, и жить дольше».

Почки удаляют отходы метаболизма (то есть отходы организма) из тела и регулируют объем и распределение жидкости на непрерывной, круглосуточной основе. С традиционным гемодиализом пациенты подключаются к машине в течение четырех часов три раза в неделю. Их кровь фильтруется машиной, из нее удаляются токсины, и она вновь закачивается в организм. Гемодиализ не может, однако, обеспечить чистку и балансировку жидкости на непрерывной основе. Поэтому уровень токсина и объем жидкости имеют тенденцию колебаться, вызывая своеобразный «шок» у пациента. То же самое верно для стандартного перитонеального диализа.

Читайте также:  Не хрусти!

Кроме того, гемодиализ использует антикоагулянты (противосвертывающие средства), чтобы предотвратить кровь, циркулирующую вне тела, от свертывания. Но это также может вызвать осложнения. Работа над другими переносными почками была основана на такого рода гемодиализе или модели гемофильтрации.

AWAK, с другой стороны, функционирует непрерывно, как и обычные почки, устраняя периодические «шоки» организма. И поскольку AWAK не подразумевает кровообращение вне тела, он «бескровен». Он также регенерирует и повторно использует жидкость и белковые компоненты в диализате, минимизируя белковую потерю.

3D-технология избавит от проблемы донорства почек или биопринтер

Американские ученые совершили прорыв в регенеративной медицине, создав искусственную 3D-почку. Новое открытие может избавить от необходимости донорских органов в будущем.

В ходе исследования эксперты из Центра регенеративной медицины Калифорнии разработали новый метод создания почки. При помощи специального сканера моделируется 3D-изображение почки пациента, которую необходимо заменить. Затем из больной почки берется образец тканей, размером меньше почтовой марки. Далее идет компьютеризированный процесс создания нового органа. Полученный образ загружают в трехмерный принтер. Туда же помещают небольшой образец ткани органа.

Запущенное устройство послойно воспроизводит структуру заданного органа, создавая практически точную его копию, включая сосуды. Данный процесс занимает от шести до семи часов. Далее происходит «печать» нового органа.

Согласно статистике, 90% пациентов, стоящих в очереди на пересадку, составляют люди, ожидающие почку. При помощи новейшего изобретения ученые смогут помочь тысячам людей, создавая здоровые почки, как на конвейере.

«Нехватка донорских органов обернулась в настоящий медицинский кризис. Человеческий организм стареет, и замену истощившим себя органам сложно найти. Создание искусственной почки очень большой шаг вперед для медицины»,- комментирует разработку Энтони Атала, эксперт регенеративного биоцентра

ОРГАНЫ ВЫРАСТЯТ ВНУТРИ ОГАНИЗМА

В японской печати были опубликованы сенсационные результаты экспериментов, полученные группой ученых из университетов Дзикэй (Токио) и Дзити (префектура Тотиги). Они успешно вырастили ткани человеческой почки в организме лабораторной мыши. Для этого были использованы стволовые клетки, которые при определенных условиях, как известно, могут трансформироваться в клетки практически любой ткани.

Органы людей вырастят в свиньях

Японские ученые научились выращивать донорские человеческие органы в организмах свиней.

Тысячи людей во всем мире гибнут из-за дефицита донорских органов для трансплантации, несмотря на то, что медицина достигла огромных успехов в проведении таких операций.

Японские ученые, работающие в центре по изучению Подробнее..

‘);$(‘#tooltip_block’).block_show(this, 0, 20)»> стволовых клеток, предлагают кардинальное решение этой проблемы: они научились выращивать человеческие органы в организмах свиней. Свиньи близки человеку по своему генотипу, потому стало возможным выращивание органов с человеческим генетическим набором в организмах этих животных.

Ученые уже добились того, что кровь в свиньях стала человеческой благодаря введению стволовых клеток человека в эмбрионы свиней на начальном этапе их внутриутробного развития.

В Японии вырастили »запасной» орган в овце

Ученый Ютака Ханазоно уверен, что разрабатываемая им технология «выращивания» органов в овцах поможет удовлетворить хроническую недостаточность Японии в донорских органах, рассказывает The Times. В то же время врачи и некоторые парламентарии призывают изменить определение «смерти» в национальном праве — нынешняя трактовка фактически не дает возможности производить трансплантацию.

Три независимые команды медиков рапортуют о пересадках органов человека, в ходе которых удалось избежать отторжения донорских тканей почти без использования препаратов, подавляющих иммунитет. Удалось это благодаря технологии «тренировки» иммунной системы, но как это получилось – не знают пока и сами авторы новшества.

Стволовые клетки проходят в своей жизни несколько этапов «взросления» (от тотипотентных до унипотентных), каждая из них способна в ходе этого преобразования дифференцироваться или получить определённую функцию. Плюрипотентными называются стволовые клетки, которые ещё не получили свою специализацию (иллюстрация с сайта csa.com).

Сразу трём исследованиям, связанным с отторжением донорских органов, посвящены статьи, опубликованные в открытом доступе в журнале The New England Journal of Medicine. И хотя пока положительный опыт получен лишь у нескольких пациентов, учёные надеются, что новая разработка поможет тысячам людей по всему свету отказаться от тяжёлого курса терапии, следующего сразу за пересадкой органа.

Основная проблема после любой трансплантации — отторжение пересаженного органа иммунной системой реципиента. Чтобы избежать этого, используют иммунноподавляющие препараты (ИПП), необходимость введения которых сохраняется у всех пациентов до конца жизни. Даже у тех, которым органы были пересажены от самых близких родственников. Однако применение ИПП подчас приводит к смерти больного от какого-нибудь другого заболевания, например пневмонии.

Предыдущие работы других учёных показали, что мыши и обезьяны могут прожить и без дорогостоящей терапии, если им в кровь ввести стволовые клетки крови донора органа.

Большинство больных умирает после операции трансплантации не из-за ошибок людей в белых халатах, а из-за «неправильных» действий своего же организма (фото с сайта clipmarks.com).

Отторжение трансплантированных органов и тканей происходит из-за того, что иммунная система, обнаружив «чужака», начинает атаковать донорский орган и, в конце концов, нарушает его работу.

Биологи обнаружили, что в случае пересадки пациенту плюрипотентных стволовых клеток донора получившиеся из них T-лимфоциты и B-клетки встраиваются в иммунную систему реципиента и пересаженный орган начинает восприниматься организмом как «частично свой».

Последние исследования были проведены по схожему принципу.

Сейчас Деми-Ли Бреннэн (Demi-Lee Brennan) — обычный подросток, на фото справа. В своё время она стала мировой сенсацией, после того как врачи обнаружили, что у девочки поменялся резус-фактор (фото с сайта news.com.)

Доктор Майкл Стормон (Michael Stormon) и его коллеги из детской больницы в пригороде Сиднея Вестмиде (Children’s Hospital at Westmead) пересадили 9-летней девочке со скоротечным гепатитом печень погибшего 12-летнего мальчика. Её болезнь, препараты, подавляющие иммунитет, а также цитомегаловирусная инфекция настолько ослабили иммунную систему ребёнка, что её собственные иммунные клетки были фактически вытеснены производными стволовых клеток донорской печени.

Деми-Ли Бреннэн даже пришлось снова вакцинировать от кори и эпидемического паротита (свинки), так как донор ещё не прошёл эту вакцинацию.

Все процедуры и анализы юная пациентка проходила как обычно, несколько раз болела и лечилась. Но через девять месяцев после трансплантации в ходе стандартного анализа крови выяснилось, что у девочки поменялся резус-фактор (больная перешла из группы резус-отрицательных в группу резус-положительных людей, каковым являлся её донор).

Врачи были немало удивлены, ведь такое наблюдалось в мировой врачебной практике впервые. Доктора решили не противостоять организму, и через год были отменены все иммунноподавляющие препараты.

После настоящего медицинского чуда прошло вот уже пять лет, а Деми-Ли живёт совершенно спокойно без каких-либо дополнительных процедур или операций.

Второй прецедент имел место в стенах медицинской школы Стэндфордского университета (School of Medicine, Stanford University) и был предъявлен общественности командой профессора иммунологии и ревматологии Сэмюэля Стробера (Samuel Strober).

Пациенту Ларри Ковальски (Larry Kowalski) пересадили почку в феврале 2005 года (когда ему было 47 лет), после того как его старший брат согласился стать донором. В то же время ему были сделаны инъекции стволовых кроветворных клеток брата и назначена временная терапия, препятствующая отторжению нового органа (Т-лимфоциты реципиента разрушали лекарствами и облучением). И уже через полгода иммунноподавляющие препараты были отменены.

Заболел Ларри за последние 35 месяцев лишь раз и после кратковременной госпитализации снова вернулся к работе. Он совершенно здоров, уверяют врачи, в подтверждение тому Ковальски спокойно катается на сноуборде и велосипеде, ныряет с аквалангом.

Многие годы врачи пытались приблизиться к сегодняшним результатам. На фото Стробер (слева) и его помощники, а также один из первых пациентов Марти Холмс (Marty Holmes) (справа) (фото Stanford University).

Хотя данный «опыт» (в отличие от первого) был проделан с человеком намеренно, нельзя сказать, что биологи из Стэндфордского университета полностью отработали методику, ведь Ковальски лишь один из семи пациентов, двое из которых по-прежнему принимают лекарственные препараты постоянно. Вероятно, такие хорошие результаты были достигнуты в случае с Ларри только из-за того, что почка досталась ему от родного брата.

Третий случай был получен в серии опытов в госпитале Массачусетса (Massachusetts General Hospital) под руководством директора центра трансплантационной биологии (Transplantation Biology Research Center) Дэвида Сакса (David Sachs).

Участие в исследовании приняли пять человек (в возрасте от 22 до 46 лет), им так же, как и во втором случае, пересаживали почку и вводили стволовые клетки донора. Усложняло лечение то, что ни один из доноров почек не был родственником больных.

В первой группе антитела одного из трёх пациентов всё-таки вызвали отторжение органа, после чего в ходе второй попытки его лечения (как и у следующих двух подопытных) доктора были вынуждены ввести дополнительное лекарство, которое подавляло выработку антител B-лимфоцитами.

Результат: четверо прекратили приём специализированных препаратов в течение первых полутора лет после трансплантации.

Любопытно, что в отличие от Ковальски, у которого и через два года после операции генетические тесты выявляли наличие иммунных клеток брата, костный мозг пациентов третий группы не производил донорские иммунные клетки. А потому учёным пока не ясно, как больным удалось побороть отторжение новых органов.

«Трансплантация клеток костного мозга, — подводит итог Стробер, — вносит определённые риски. Но их может перевесить тот факт, что пациент уже в течение нескольких лет после операции может отказаться от дорогостоящей терапии и побочных эффектов «тяжёлых» лекарств».

Правда, тем, кто уже перенёс трансплантацию (в особенности от умерших доноров) эта «панацея» не поможет, так как необходимо наличие стволовых клеток того человека, который подарил больному «вторую жизнь».

Сейчас учёные готовятся продолжить свои исследования на новых больных. Если всё пойдёт хорошо, то эта методика спасения жизней может прийти в массовую врачебную практику уже через пять-десять лет.

Источник: donnefron.jimdo.com

Искусственная почка

Миллионы человек по всему миру страдают от болезней почек, но большинство узнает об этом слишком поздно, когда почки практически отказывают. Для спасения пациента в таких случаях срочно проводится процедура гемодиализа — искусственного очищения крови. Для этого 3 раза в неделю на 4 часа пациента подключают к аппарату «искусственная почка». Согласно статистике, таких пациентов в мире насчитывается более 2,5 миллионов.

Самочувствие таких больных постепенно ухудшается, потому что такая процедура не может в полной мере заменить все функции здоровой почки. Со временем возникают проблемы с опорно-двигательным аппаратом, сердечно-сосудистой и нервными системами. Последствия от такого лечения конечно, же с каждым днем ухудшает состояние человека, хотя и продлевает ему жизнь.

Несомненно, на сегодня лучшая альтернатива диализу — пересадка донорской почки, но этот метод к сожалению, подходит не каждому пациенту, впрочем, даже «счастливчикам» тоже не всегда везет: многие из них умирают, так и не дождавшись спасительного донорского органа. Но даже пройдя операцию по трансплантации почки, таким людям приходится в целях профилактики отторжения пересаженного органа всю жизнь принимать дорогостоящие лекарства, ослабляющие иммунную систему, что существенно повышает риск возникновения опасных для жизни инфекций. ну и конечно же не стоит опускать этическую и психологическую стороны таких обстоятельств по пересадке донорских человеческих органов.

Из истории аппарата «искусственная почка»

За 55 лет практического использования процедуры диализа метод был значительно усовершенствован, стал более безопасным, доступным и менее дорогим. Однако до сих пор пациент продолжает оставаться привязанным к аппарату, находясь три дня в клинике.

И тем не менее мечта больных и врачей о портативном аппарате искусственной почки со временем осуществится. Возможно, уже в недалеком будущем появление такого устройства позволит приблизить искусственный процесс удаления уремических токсинов и излишков жидкости к естественному процессу, совершаемому здоровыми почками, что, в свою очередь, освободит пациентов от обязательных поездок в клинику.

Первый прототип такого портативного устройства уже разработан американскими учеными из университета Лос-Анджелеса. В данный момент WAK проходит первую фазу клинических испытаний в США, Великобритании и в Италии, в ходе которой будет оцениваться только критерий безопасности работы устройства в течение 24 часов. WAK состоит из широкого пояса, на котором закреплены насосы, фильтр и сменные картриджи с сорбентами. Устройство подключают к пациенту при помощи центрального венозного катетера, который часто устанавливают диализным больным в качестве постоянного сосудистого доступа. Вес устройства около 2 кг. Оно полностью автономно, благодаря встроенным подзаряжаемым батареям.

Группа итальянских ученых из международного института почечных исследований совместно с биотехнологической компанией «RAND» решила усовершенствовать изобретение американских коллег, предложив заметить пояс жилетом WAKman. Внутри такого жилета размещаются фильтрующее устройство с насосом, пульт управления, контрольная панель и 2 мочеприемника. Авторы нового варианта портативного устройства считают, что оно также может пригодиться больным с сердечной недостаточностью и массивными отеками, когда лекарства уже практически не помогают.

На сегодняшний день сингапурско-американской компанией «AWAK» в содружестве со швейцарской компанией «Debiotech» и датским благотворительным фондом «NeoKidney» произведено усовершенствование сорбента (препарат для очищения организма). Новый сорбент, кроме активированного угля, содержит ионообменные смолы на основе оксида и фосфата циркония, а также иммобилизованный фермент уреазу. Речь идет о настоящем прорыве в области перитониального диализа: регенерация перитониального раствора сорбентом позволила уменьшить недельный объем потребляемого раствора до 4 л, что очень удобно для людей, любящих путешествовать. Новое устройство уже поступило на мировой рынок медицинских услуг.

Над разработкой устройства для гемодиализа работает и европейский консорциум «Nephron+». Созданный ими прототип WAKD при помощи плазмофильтра (он состоит из многослойного наноструктурированного и каталитического адсорбента) производит постоянную мембранную плазмасепарацию, после чего очищенная плазма возвращается в кровоток. Такая технология не требует проведения диализата: перистальтический насос и подзаряжаемая батарея уже предусматривают процедуру регенерации диализа. Вес устройства около 2 кг.

На сегодняшний день в университете Сан-Франциско на конечном этапе разработки находится модель вживляемой почки, которую будут иплантировать также, как и донорскую. Преимущества этой разработки очевидны: отсутствие внешней части катетера не только снижает риск инфекций, но и полностью сводит к нулю риск отторжения. Уникальное устройство размером чуть меньше кофейной чашки, но даже такой размер не мешает ему максимально воспроизводить все функции почек. Кроме гемофильтра. вживляемая почка содержит биореактор, в котором живые канальцевые клетки извлекают полезные вещества из фильтрата первичной мочи, поглощая, к примеру, соль, сахар, как и живая почка, а также вырабатывают важные гормоны, участвующие в регуляции артериального давления, кроветворения и минерально-костного обмена.

Чтобы создать максимально уменьшенную модель искусственной почки, ученым из Сан-Франциско пришлось решить множество задач, но самой важной из них было создание уникальной силиконовой мембраны с щелевыми порами по технологии МЕМS, впервые использованной для биомедицинских целей. Результатом работы стала сверхпроницаемая мембрана размером с кредитную карточку, имеющая такую же гидравлическую проницаемость, как и стандартный диализатор с полимерной синтетической мембраной.

В настоящее время исследователи проводят первую стадию клинических испытаний на пациентах; до этого устройство уже было испытано на крупных животных.

Источник: windoww-beauty.ru