血液透析，在1943年初次應用于臨床后，經過近70年的改良，已經成為終末期腎衰竭患者一項“賴以生存”的技術。即便腎臟完全無法工作，終末期腎友也能依靠血液透析得以長期生存。

圖示：腎友正在透析

      但一周需要進行2-3次，每次耗時4小時的血液透析，卻嚴重制約著終末期腎病患者的生存質量。腎臟科醫生和科學家們一直在孜孜不倦地研發更高科技的人工腎，期望改善腎友的生存質量。

      隨著納米科技、3D打印技術、生物醫學技術的進步，我們引頸期盼的人工腎，離我們還有多遠呢？

      讓我們來聽聽來自哈佛的專家李嘉華醫生，為我們詳細分析預測！

    第一代人工腎，離臨床最近的人工腎：可穿戴人工腎

      目前，距離臨床應用最近的是這款可穿戴人工腎。

     由西雅圖華盛頓大學的腎臟研究所希梅爾法布博士（Dr. Himmelfarb）領頭研發，是第一代人工腎的代表之一。

      它本質上還是一臺血液透析機，但使用了透析液回收利用技術，患者可以在透析過程中帶著這個便攜式透析儀自由走動，不必像傳統透析機一樣，患者必須固定在血液透析中心進行。

      這項裝置在2015年通過了美國藥監局（FDA）的I期臨床試驗，總共有7名患者接受了試驗，有5名患者使用它成功完成了24小時的透析，透析可以達到約15ml/min的肌酐清除率，換句話說，可以把腎臟功能回到慢性腎臟病4期的水平。但因為另2名患者透析循環里出現了凝血或氣泡的原因提前終止了試驗。

      目前這項技術是最接近臨床應用的人工腎，它還在進一步優化當中，以提高裝置的安全性、穩定性、便攜性。對于這項技術的上市，我認為很有希望預期在五年內，會有比上面看到的設計得更精巧的產品出現。

    第二代人工腎：植入式人工腎

      第二代生物人工腎融合了納米技術和3D打印技術，是生物與人造材料的混合體。

      與上述介紹的可穿戴人工腎最大的不同，是直接利用人體的動脈-靜脈壓力差來實現血液在硅芯片上濾過，因此不需要電池驅動，它的體積也比較小，可以實現體內移植。

      這款生物人工腎最早的雛形，是大衛·休謨教授（David Humes）制作的一個改良透析裝置：在傳統透析通路上串聯了一個植入了腎小管上皮細胞的透析管，具備了模擬腎小管上皮細胞的重吸收功能。當時只在重癥監護室中接受連續血液超濾（CVVH）的病人上使用。在2002年和2005年通過了臨床1期和臨床IIa期試驗，但后續臨床試驗因為找不到足夠的受試患者和研究經費缺乏而擱置。

      雖然試驗中止，但休謨教授的學生威廉姆·費賽爾博士（William H. Fissell）帶著老師的理念堅持了下去，與美國加州大學的生物工程博士羅伊（Shuvo Roy）一起合作，繼續研發人工腎，于是有了我們看到的升級版可植入生物人工腎。

      硅芯片上，設計了不同的孔道作為濾過膜，血液在芯片上濾過，可以實現不同物質的分離

      目前，這款生物人工腎還沒進入臨床實驗階段。據美國加州大學官方報道稱，這個生物人工腎已經收集了足夠多的臨床前期數據（比如先移植到豬上面，受試的豬沒有太大問題），預期在2018年開始做第一期生物安全性的臨床試驗。

      臨床I期試驗只是安全性試驗，接下還要做的是臨床II期試驗來證明這個生物人工腎，至少要達不亞于第一代人工腎的功能（即15ml/hr的肌酐清除率），上市前還要做臨床III期試驗，對比生物人工腎與常規血透。假設這一路走下來都是順風順水的話，保守估計至少需要五年的時間。但我認為這款生物人工腎亟待解決的是優化濾過膜的設計，使它不出現溶血或者血栓，第二個是解決使用壽命的問題，第三是它植入的腎臟上皮細胞離真正的生物功能還有相當的距離。

      因此，對于這個人工腎的上市，我持謹慎態度，如果只比較透析功能，可穿戴人工腎已經從臨床實驗階段到了工業優化階段，更受產業資本的青睞。如果比較生物功能，它可能又會被我們接下來要說的純生物化的人工腎超越。

第三代人工腎：純生物植入式人工腎

    純生物植入式人工腎，由哈佛大學的Bonventre團隊和澳大利亞墨爾本大學的Little團隊分別主導的腎臟類器官（Kidney Organoid）研發。他們想做的是直接使用人的干細胞，從培養皿中誘導分化出一個具有腎臟功能的器官。

      頂級醫學期刊《自然》曾在封面報道

      目前，這兩個團隊分別用不同的方案，把一個人的誘導多能干細胞（iPSc）分化為一個具備腎小管各個節段細胞的管道。比起第二代人工腎只是簡單地植入腎小管上皮細胞來說，腎臟類器官是更加擬合腎小管功能的器官，可以更精確地實現重吸收作用。

      這兩個團隊正在攻克的課題是，如何讓這個腎臟類器官與毛細血管連通發育為一個具有濾過功能的腎單位。如果能夠在腎臟類器官中實現血液濾過，一個微型的腎臟就誕生了。

      純生物人工腎還處在科學研究中，暫時連臨床前期都還沒有到，我估計大概還需要10-15年的時間才能看見成果。

第四代人工腎：豬器官移植到人

      從異種動物中取出器官來移植不再是科幻小說了。哈佛大學的喬治·丘奇（George Church）團隊使用新一代基因編輯技術CRISPR，通過改造豬的基因，讓豬生產出能跟人相容的器官。

      丘奇教授團隊中由楊璐菡博士領銜的eGenesis公司已經在云南農業大學的實（yang）驗（zhu）室（chang），實現了通過CRISPR激素剪掉豬體內的逆轉錄病毒。如果不去掉這種病毒，豬腎移植到人身上會引起人類感染新的疾病，所以說，這項進展已經去掉了豬器官移植到人體一個很大的障礙。

      另一方面，斯坦福大學的Nakauchi團隊使用的是“器官種植”技術，科學地說，如果目標是得到一個胰腺，就把受體的干細胞注入在缺乏胰腺發育基因的供體動物的囊胚里，在供體動物發育成熟后，那么它的胰腺，就是完全由受體的干細胞發育而成。（就好比“借肚養子”）

      這種“器官種植”技術目前已經成功地在小鼠和大鼠之間實現了胰腺移植。

      可以暢想，如果這兩個團隊在一起，把去病毒的改良豬，用CRISPR技術敲除腎臟發育基因，再用人的干細胞實施“器官種植”，就可以在豬身上得到一個人源性的腎臟。

      這項技術亟待解決的是豬和人生物相容性的問題（比如異種免疫、異種感染等），可以預見的是，運用CRISPR技術，我們可以逐步將豬的基因修改為人的基因，來提高豬的人源性器官的生物相容性。如果這種“器官種植"方式成功的話，那不光是人工腎了，估計除了人工腦之外，其他人的器官都可以由豬產生。這種通天的技術，我希望在有生之年能看見。

       （ 來源：李嘉華 腎上線）