波士頓馬薩諸塞州總醫院的科學家們將實驗室中用剝離腎臟支架培育的腎臟移植到大鼠體內。移植後，這些“生物工程”器官開始過濾齧齒動物的血液併產生尿液。
該團隊由器官再生專家哈拉爾德·奧特領導，他們首先使用最近去世的大鼠的腎臟，並用洗滌劑去除細胞，留下血管結構成分等結締組織的底層支架。然後，他們透過在該支架上植入兩種細胞型別來再生器官：人臍靜脈細胞用於排列血管，以及來自新生大鼠的腎細胞用於產生構成器官的其他組織。這項工作今天在《自然醫學》雜誌上發表。奧特及其同事在2008年開發了這種方法，此後他用它來培育心臟和肺臟。
“這項研究報告了在工程改造替代腎移植方面的重大里程碑[並且]顯示了該策略的潛力，”北卡羅來納州溫斯頓-塞勒姆維克森林醫學院再生醫學研究所主任泌尿科醫生安東尼·阿塔拉說。
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“如果這項工作可以被複制，那麼參與其中的科學家顯然已經完成了一項壯舉，值得讚揚，”加州大學舊金山分校的腎臟病學家威廉·菲塞爾補充道。
目前，患有最嚴重腎臟疾病的患者可以透過透析來維持生命，但只有移植才能治癒他們。僅在美國，就有大約 10 萬人在等待捐獻的腎臟。
其他研究小組使用組織工程技術開發了使用人類細胞的外部腎臟輔助裝置，其中一些已經通過了早期臨床試驗。但奧特認為，他的生物工程腎臟雖然在開發方面遠遠落後，但其優點是可以像捐獻的器官一樣進行植入。
按需器官
如果他和他的團隊能夠擴大他們的技術以生產人類腎臟，他們就可以提供現成的、基因定製的器官，這些器官不太可能被患者的免疫系統排斥。支架可以來自現有的捐贈者——無需基因匹配——甚至可能來自豬等動物。在某些情況下，生物工程師或許能夠剝離患者自身患病的腎臟並進行重建。
奧特說：“在一個理想的世界裡，如果有人走進醫院，並且按需培育了腎臟，就不會出現供體器官短缺，也不會出現免疫問題。”
奧特的方法保留了腎臟的三維結構、血管結構和有助於引導和組織生長細胞的分子。例如，該團隊看到稱為足細胞的細胞大部分最終出現在其工程器官的正確位置——即在稱為腎小球的血液過濾結構周圍。
然而，由此產生的器官遠未準備好用於臨床。當移植到大鼠體內時，它們產生的尿液僅為正常腎臟的三分之一左右，並且清除肌酐——一種用於評估腎臟健康的肌肉代謝廢物——的速度比正常情況慢 36 倍。
奧特將這種不良表現歸咎於工程器官的不成熟，以及它們可能沒有產生在成年腎臟中發現的全部細胞型別。但他指出，許多腎臟疾病患者僅在腎功能降至 15% 以下時才開始透析。“如果我們能製造出功能達到 20% 的移植物，那麼患者將不再依賴血液透析，”他說。
該團隊現在正在使用豬和人類腎臟測試相同的技術。他們還在開發更復雜的方法來引導植入細胞的發育，奧特希望他最新的出版物能夠引起其他生物學家的興趣。“我們需要合作者，以及更多的腦力投入，”他說。
菲塞爾說，可以在人類身上植入的再生腎臟“在未來仍然非常非常遙遠”。“在醫學的幾乎所有領域，從齧齒動物到人類的飛躍都極其困難，器官支架的情況似乎也是如此。”然而，他說，該團隊的工作仍然為理解腎臟如何發育和自我修復提供了一個平臺。“這可能最終成為該論文影響最大的領域，”菲塞爾說。