Böbrek replasmanı ve diyaliz, paraya ve işkenceye mal olur. Böbrek hastalığı olan hastalar, üçüncü bir seçeneğe sahip olmak üzereler: yapay böbrek kullanmak
Bu tür biyo-yapay böbrek, diyaliz makinesinden kurtulmak isteyen hastalara umut getirdi.
Her hafta, dünya çapında 2 milyon insan birkaç saat sessizce oturuyor ve kanı temizlemek için dönen ve yanıp sönen ışıkla diyaliz makinesine bağlanıyor. Ayrıca başka seçenekleri de var: böbrek nakli veya ölüm.
Amerika Birleşik Devletleri'nde hemodiyaliz 40 milyar dolarlık bir iştir ve 468.000 son dönem böbrek hastalığı hastası hayatta kalmak için ona güvenmektedir.
Diyaliz tedavisi mükemmel olmaktan uzaktır, ancak bu endüstrinin büyümesini engellememiştir. Bunun nedeni, ABD federal hükümeti tarafından uygulanan ve diyalize ihtiyacı olan tüm Amerikalıların - yaşlarına ya da mali durumlarına bakılmaksızın - diyalize girebileceğini ve sağlık sigortası yoluyla geri ödenebileceğini garanti eden bir sağlık sigortası yardımından kaynaklanmaktadır.
Diyaliz, 45 yıl önce sağlık sigortasına dahil edildiğinden, şüphesiz binlerce hayat kurtardı. Bununla birlikte, bu tedavinin tarihte gördüğü özel muamele, yeniliği de engellemektedir.
Bugün, tedavi sonuçlarını iyileştirmek ve yeni tedavileri keşfetmek için böbrek hastalığı araştırmalarına fon sağlamakla karşılaştırıldığında, ABD hükümeti özel diyaliz şirketlerine yaklaşık 50 kat daha fazla yatırım yapıyor. Bu fon tahsisi bağlamında, bilim adamları yavaş ilerleme kaydediyorlar ve diyaliz makinesinden daha iyi bir çözüm bulmak zor. Sadece ciddi hastalıkları olan çok sayıda hastaya ölüm kalım hizmeti veren bu makinelerle dolu özel şirketleri görebiliyoruz.
Şimdi, 20 yılı aşkın sıkı çalışmanın ardından, bir doktor ve araştırmacı ekibinin hastalara bir sağlık hizmeti sunması uzun sürmeyecek. İmplante edilebilir yapay böbrek .
Bu, dizüstü bilgisayar çipleri ve akıllı telefon çipleri yapmak için kullanılan aynı teknolojiyi kullanan biyonik bir cihazdır.
Bilim adamları dikkatlice tasarlanmış silikon nano-gözenekli filtreleri bir araya toplar, ardından bunları bir biyoreaktörde büyüyen canlı böbrek hücreleriyle birleştirir, bunları insan dostu bir kutuya paketler ve hastanın dolaşım sistemine bağlar. Ve mesane, ekstrakorporeal entübasyona gerek yoktur.
Bu tür bir yapay böbrek hastaları diyaliz tedavisine işkence yapmaktan sadece sıradan insanlara kıyasla uzak tutmakla kalmaz, diyaliz hastaları fiziksel yorgunluğa, kronik ağrıya ve depresyona daha yatkındır - ayrıca nakledilebilir organların ciddi sıkıntısını da çözebilir. . (Son yıllarda organ bağışları artmış olsa da) Geçen yıla gelince, böbrek nakli yapılan her kişi için bekleme listesinde o kadar şanslı olmayan 5 kişi var ve maalesef 4.000 kişi öldü.
Önümüzdeki yılın başlarında insan denemelerinin başlaması planlanıyor - ancak bu tür biyo-yapay böbrek, diyaliz makinelerinden kurtulmaya hevesli hastalara umut getirdi.
Engellenen yenilik
Böbreğin vücudun muhasebeci olduğu söylenebilir, vücuttaki iyi ve kötü şeyleri sınıflandırmaktan sorumludur.Bu işlem vücudun kimyasal dengesini korumak için gereklidir.
Ancak bazen böbrekler arızalanır.
Diyabet, yüksek tansiyon ve bazı kanser türleri böbrek hasarına neden olabilir ve dolayısıyla bu organın normal işleyişini bozabilir. Bu nedenle doktorlar uzun süredir böbreğin vücut dışındaki işlevini taklit etmeye çalışmak için çeşitli yöntemler arıyorlar.
Bu konuda ilk başarılı girişim II.Dünya Savaşı sırasında gerçekleşti.
1940 baharında, Willem Kolff adlı Hollandalı bir doktor, üniversitesinden bir kırsal hastaneye kaçtı ve Nazilerin Hollanda işgaline son vermesini bekledi. Orada, böbrek yetmezliğinden ölen hastaları tedavi etmek için ağır bir cihaz oluşturmak için yaklaşık 45 metrelik kasa, dönen bir tahta varil ve bir tuzlu su banyosu kullandı.
Yarı geçirgen kılıf, daha büyük kan hücrelerini ve diğer molekülleri sağlam tutarken küçük toksik böbrek atığı moleküllerini filtreleyebilir. Korff'un cihazı hastalardan kan alabilir, onları saline batırılmış kılıflardan geçirebilir, toksik safsızlıkları filtreleyebilir ve ardından hastaya iade edebilir.
Bazı açılardan, diyaliz teknolojisi 1943'ten beri çok gelişti. (Örneğin, kılıflar kaldırıldı ve yerine seri üretilen selüloz tüpler alındı.) Ancak, 70 yıldan fazla bir süredir temel işlevleri değişmedi.
Bu, geliştirilecek çok şey olmadığı için değildir. Gerçek böbreklerle karşılaştırıldığında, tasarım ve üretimdeki kusurlar, vücuttan "tohumların çıkarılması" söz konusu olduğunda diyalizi çok etkisiz hale getirir. Dahası, böbreğin diğer biyolojik işlevleri için hiç kopyalanamaz. Bununla birlikte, teknolojiyi önemli ölçüde iyileştirme (veya değiştirme) yönündeki herhangi bir çaba, ekonomik etkiyi önceden görmeyen 45 yıl önce yapılan bir siyasi taahhütle engellenmiştir.
1960'larda, diyaliz teknolojisi kronik böbrek yetmezliğini tedavi eden doktorlar arasında popüler hale geldiğinde, çoğu hasta 30.000 $ 'a kadar olan fiyatı karşılayamıyordu ve diyaliz maliyeti sağlık sigortası tarafından karşılanmıyordu. Bu, tedavi sırasında Amerikalıların kendilerini "ölüm cezası komitesi" gibi hissettikleri bir karne durumuna yol açtı.
1972'de ABD Başkanı Richard Nixon (Richard Nixon), hükümetin diyaliz tedavisine ihtiyacı olan tüm insanların ücretini ödemesini gerektiren bir idari emir imzaladı. O zamanlar insanlar, bu tür hayat kurtarıcı önlemler sağlanmadığı takdirde, manevi maliyetin bu tür önlemleri sağlamanın mali kaybından daha büyük olacağını hissettiler.
Ancak, hükümet muhasebecileri, Amerika Birleşik Devletleri'nde yaklaşan obezite pandemisini ve ardından gelen çeşitli sağlık sorunlarını öngöremediler ve ülkenin gelecekteki ihtiyaçlarını büyük ölçüde hafife aldılar.
Sonraki yıllarda, diyalize ihtiyaç duyan hasta sayısı 50 kat arttı. Şu anda, ABD federal hükümeti böbrek hastalığının tedavisi için her yıl yaklaşık 31 milyar ABD doları harcıyor, bu da Ulusal Sağlık Enstitülerinin (NIH) yıllık bütçesine eşittir. NIH, iyileştirici etkileri iyileştirmek ve yeni tedavileri keşfetmek amacıyla bu yıl böbrek hastalığı araştırmalarına 574 milyon ABD doları ayırdı. Amerika Birleşik Devletleri'ndeki böbrek hastalığı için yapılan yıllık harcamayla karşılaştırıldığında, bu harcama, harcamalarının yalnızca% 1,7'sidir.
Ancak, Shuvo Roy 1990'ların sonlarında bunun hakkında hiçbir şey bilmiyordu. O sırada, San Francisco'daki California Üniversitesi Eczacılık Fakültesi'nden profesör, elektrik mühendisliği bilgisini nasıl kullanacağını araştırıyordu. Tıbbi cihazları araştırmak ve geliştirmek.
Bu yeni mezun doktora Cleveland Medical Center'da yeni bir iş buldu ve bazı ilginç problemler bulmayı ve çözmeyi umuyor. Kardiyoloji ve nöroşirürji çok heyecan verici ve iyi finanse edilmiş bir alan gibi görünüyor. Böylece kalp ultrasonu araştırmalarına girmeye başladı. Bir güne kadar, birkaç ay çalıştıktan sonra, Case Western Reserve Üniversitesi'nden William Fissell adlı bir doktor Roy'a yaklaştı ve ona sordu, "Böbrekleri incelemeyi hiç düşündün mü? ? "
Roy bunu düşünmedi.
Ancak Fessel ona böbrek alanındaki araştırmaların durduğunu ve diğer yandan diyalizin teknolojik reformu için gerekli koşulların olgunlaştığını söyledi.
Bunlar ne kadar çok duyulursa, Roy o kadar ilgilenir. Roy, diyaliz makinesini ve arkasındaki mühendislik ilkelerini tanıdıkça, diyaliz teknolojisinin sınırlamalarını ve yenilik potansiyelini fark etmeye başladı.
Açıklık sorunu, sınırlamalardan biridir.
Diyaliz atıkları kandan çok iyi bir şekilde çıkarabilir, ancak aynı zamanda faydalı şeyleri de filtreler: tuz, şeker ve amino asitler. Bunun nedeni polimer üretim sürecidir: böbreğin doğal filtresi "nefron" un 7 nanometre doğruluğunu kopyalayamayız.
Diyaliz membranları yapma sürecinde, "ekstrüzyon" adı verilen bir işlem vardır ve bu, farklı gözenek boyutlarına neden olur - çoğu 7 nanometre civarında, ancak bazıları çok daha büyük ve bazıları çok daha küçük olacaktır. Bu, bazı zararlı maddelerin (üre ve aşırı tuz gibi) ağdan sızabileceği ve bazı yararlı maddelerin (temel kan şekeri ve amino asitler gibi) filtreleneceği anlamına gelir.
7 nanometre aynı zamanda kanın damarlardan dışarı sızmasını engelleyen, vücut dokularına besin sağlayan ve vücuttaki hormon, vitamin, ilaç ve diğer maddeleri (kalsiyum gibi) ileten önemli bir protein olan albüminin boyutudur. Kanda çok fazla albümin kaybedilirse durum iyi değildir. Ayrıca, kan basıncını düzenleyen hormonların salgılanması gibi böbreklerin diğer doğal işlevleri için diyaliz bunu yapamaz, sadece canlı hücreler yapabilir.
"Nasıl daha iyi bir" Yara bandı "yapabileceğimiz hakkında konuşuyorduk." Roy dedi.
Ancak o ve Feissel, canlı doku mühendisliği teknolojisindeki gelişmeleri öğrendiklerinde, fikirleri artık daha iyi, daha küçük ve daha hızlı bir filtreyle sınırlı kalmadı.
"O zamanlar, eğer insanlar farelerin sırtında kulak üretebiliyorsa, neden böbrekleri üretemiyoruz?"
Birisinin zaten denediği ortaya çıktı ve bir anlamda öyle.
Altüst gelenek
1997 gibi erken bir tarihte, Feissel ve Roy Case Western Reserve Üniversitesi'nde eğitildiklerinde, Michigan Üniversitesi nefrolog David Humes (David Humes) böbreğin arka ucunda bulunan bir tür nefronun nasıl izole edileceğini araştırıyordu. Belirli böbrek hücreleri türleri. Humes, onları nakil için uygun olmayan kadavra böbreklerinden çıkarmanın ve laboratuvarda yetiştirmenin bir yolunu buldu. Daha sonra bu hücreleri, modern diyaliz makinelerinde kullanılan kartuş filtrelere benzeyen içi boş fiber membranların iç kısmına kapladı. Bu şekilde, insan vücudu dışında hayatta kalmak için sürekli kan akışına güvenebilen yapay bir böbrek icat etti ve yapabilecekleri filtrasyonla sınırlı değil.
Test sonuçları çok cesaret verici.
Michigan Üniversitesi Hastanesi'nde yapılan bir klinik araştırmada yoğun bakım ünitesinde akut böbrek yetmezliği olan hastaların ölüm oranını% 50 azalttı. Sadece bir sorun daha var: Bu yapay böbreğin çalışması için hastanın her zaman bir kateter ve koğuşun yarısını kaplayan bir pompadan oluşan bir cihaza bağlanması gerekir.
Roy, Humes tarafından icat edilen cihazı ilk kez gördüğünde, potansiyelini ve sınırlarını hemen gördü. Bu teknolojinin işe yarayabileceğine inanıyor. Aslında onu kullanan insanlar için çok hantal.
Bu biyo-yapay böbrek, son dönem böbrek hastalığını tedavi etmek için hastanın vücuduna cerrahi olarak yerleştirilebilen kompakt, bağımsız bir cihazdır. Doğal böbreğin biyolojik işlevlerinin çoğuna sahiptir.
2000 yılında Feissel, Humes'in ekibine katıldı ve Michigan Üniversitesi'nde nefroloji araştırmaları yapmaya başladı. Roy, Cleveland Tıp Merkezi'nde kaldı ve kalp hastalığı alanında tıbbi cihazlar geliştirmeye devam etti.
Ancak önümüzdeki üç yıl boyunca, neredeyse her Perşembe öğleden sonra Feissel, 21'inci yüzyıldaki tipik bir mühendislik problemini çözmek için tüm hafta sonunu geçirdiği Roy'un laboratuvarına üç saat sürdü: minyatürleştirme.
O zamanlar hiçbir fonları veya insan gücü yoktu.
Ancak iyi vakit geçirdiler: Silikon üretim teknolojisindeki gelişmeler.
Çeşitli elektronik ürünlerin ekranlarını ve pil takımlarını küçülten işte bu gelişmedir.
Roy, Kaliforniya Üniversitesi, San Francisco'daki yüksek lisans öğrencilerinin filtreler yaptığı vakumlu temiz odanın girişinde, "Silikon, dünyadaki en mükemmel yapay malzemedir." Dedi. 7 nanometre genişliğinde bir yarık istiyorlarsa, bunu her seferinde silikon üzerinde% 1'den az hata oranıyla yapabilirler.
Silika filtrelerin başka bir avantajı vardır.
Roy ve Fessel küçük bir implante edilebilir cihaz yapmak istedikleri için, hastanın bir bağışıklık tepkisi geliştirmemesini sağlamaları gerekiyordu (nakil reddine benzer şekilde). Yığılmış silika filtreler, vücudun bağışıklık hücrelerini Hums tarafından yetiştirilen böbrek hücrelerinden izole eden bir ekran görevi görebilir ve ikincisi, diğer taraftaki minyatür bir iskeleye gömülür. İçlerinden geçebilecek tek şey, böbrek hücreleri tarafından idrara daha da yoğunlaştırılan ve daha sonra mesaneye yönlendirilen tuz ve atık sudur.
2007 yılına gelindiğinde, bu üç araştırmacı yeterince ilerleme kaydetti, başvurdular ve NIH'den 3 milyon ABD Doları tutarında üç yıllık araştırma fonu aldılar. Bu fonla, bir hayvan modelinde implante edilebilir biyo-yapay böbrek kavramını doğruladılar.
Aynı zamanda, finansmanın ikinci aşaması için başvurmaya başladılar, bu sefer miktar 15 milyon ABD doları, insan klinik denemelerini tamamlamaları için yeterli.
Roy laboratuvarda
Roy batıya taşındı ve Bay Area'daki yarı iletken üretim endüstrisine daha yakın olmak için San Francisco'daki California Üniversitesi'ne katıldı. Feissel bu proje üzerinde birkaç yıl Cleveland Tıp Merkezi'nde çalıştı ve ardından Vanderbilt Üniversitesi'ne gitti. Humes, Michigan Üniversitesi'nde kaldı ve hücrelerini incelemeye devam etti. Ancak başvuruları başarısız oldu. Finansmanın yokluğunda, araştırma çalışmaları durgunlaşmaya başladı.
Ancak o zamanlar böbrek araştırma projeleri bazı insanların dikkatini çekti.
Dünyanın her yerinden hastalar başarılı olacağını umuyor.
Sonraki yıllarda bu insanlar bağış yapmaya başladılar, bazıları 5 dolar fatura gönderdiler, bazıları 1 milyon çek imzaladılar. New York Eyaletinde 6 yaşında bir kız çocuğu var, erkek kardeşinin diyaliz tedavisine ihtiyacı var.Annesinin onayını aldıktan sonra yol kenarına sebze satmak için bir durak kurdu ve tüm gelirini bağışladı.
Üniversiteler ve kolejler de destek sağladı ve bilim adamları daha fazla ilerleme kaydetmeye başladı.
Yeni prototip ürünü test etmek için 3D baskıyı kullandılar ve tüm bileşenlerin montaj yöntemini optimize etmek için hidrolik sıvının bir bilgisayar modelini kullandılar. Cihazı implante etmek için en iyi prosedürü bulmak için tıp fakültesinde cerrahlarla çalışmaya başladılar. 2015 yılında NIH bu projeyle bir kez daha ilgilenmeye başladı ve önümüzdeki dört yıl içinde 6 milyon ABD doları yatırım yapmayı planlıyor. Daha sonra ABD Gıda ve İlaç Dairesi (FDA) da ilgilenmeye başladı.
O yılın sonbaharında FDA, bu böbrek araştırma projesini, hastaların tıbbi yeniliklerden daha hızlı yararlanmalarını sağlamak için tasarlanmış yeni bir hızlandırılmış onay programına dahil etti.
Roy ve Fessel ekipmanı geliştirmeye devam etti ve Humes'in laboratuvarı araştırmalarına yardımcı olmak için her hafta dondurulmuş hücreler gönderdi. Aynı zamanda, FDA yetkilileri onları iki yıllık bir klinik öncesi testi tamamlamaları için yönlendirdi - testlerin çoğu domuzlar üzerinde yapıldı ve sonuçlar iyi sonuçlar gösterdi. Nisan ayında, FDA, insan deneme aşaması olan bir sonraki adımlarında onlara tavsiyede bulunmaları için kendi bilim adamlarından 20'sini Kaliforniya'ya gönderdi.
Küçük bir grup insanla başlamayı ve belki de insan denemelerine katılmak için 10 hastayı işe almayı planlıyorlar.İşlemde, silikon filtre malzemesinin güvenliği test edilecek.
Kan pıhtılaşması en büyük endişe kaynağıdır, bu nedenle bu fenomenin meydana gelmemesini sağlamak için filtreyi deneğin karnına bir ay boyunca cerrahi olarak yerleştireceklerdir.
İnsan denemeleri iyi giderse, cihazın kanı iyi tasarlanmış bir şekilde filtreleyebilmesini sağlamak için takip çalışmaları yapacaklar.
Ancak tüm bunlar tamamlandıktan sonra, yapay böbreğin tam işlevini test etmek için filtre ve cihazın biyoreaktör kısmını (yani Hums tarafından kültürlenen böbrek hücrelerini) birleştirecekler.
Bilim adamları, 2020'de düzenleyici onayı geçeceklerini ve klinik araştırmaların son aşamasına gireceklerini bekliyorlar. Bu kulağa hızlı gelebilir, ancak erken tamamladıkları bir adımı var, o da hastaları işe almak. Proje için başvuru listesine yaklaşık 9.000 kişi katıldı ve hepsi klinik araştırma onaylandıktan sonra proje tarafından seçilmeyi bekliyor.
Bu hastaların risk almaya ve "üçüncü seçeneği" denemeye istekli olmalarının nedeni, bir yandan böbrek naklinin çoğu insan için çok pahalı ve fırsat elde etmenin çok zor olması, diğer yandan diyalizin çok eziyetli olmasıdır. .
Ulusal Böbrek Vakfı'nın baş tıbbi sorumlusu ve nefrolog John Vassalotti, bu cihazın önümüzdeki birkaç yıl içinde gerçek olup olmayacağından emin olmasa da, hastaların ne kadar çok seçeneği varsa o kadar iyi olduğuna işaret etti. Şüpheci.
İmplante edilebilir yapay böbrekler, hastaların yaşam kalitesini büyük ölçüde artıracak ve tedavi yöntemi uzun yıllar değişmediğinde uzun zamandır beklenen bir yenilik haline gelecektir.
Vasalotti, "İkinci Dünya Savaşı sırasında, diyalizin imkansız olduğunu düşünüyorduk," diyor ve ekliyor: "Şimdi, yarım milyon Amerikalı diyaliz alıyor. Sadece birkaç on yılda kaydedilebilecek ilerleme inanılmaz."
Çeviri: O Wuyu
Kaynak: KABLOLU
Oluşturuldu: En yaratıcı fikirleri keşfetmek için tiyatro tarzı çevrimdışı konuşma platformu
