کلیه مصنوعی : توضیحات کامل و جامع

کلیه مصنوعی، دستگاهی پیشرفته برای شبیه‌سازی عملکرد تصفیه خون است که با هدف حذف دیالیز و پایان دادن به لیست‌های طولانی انتظار پیوند طراحی شده است. محققان دانشگاه کالیفرنیا (UCSF) موفق به توسعه مدل‌های قابل کاشتی شده‌اند که بدون نیاز به باتری و تنها با فشار خون کار می‌کنند. در این مقاله، جدیدترین وضعیت ساخت، زمان عرضه به بازار و تفاوت این تکنولوژی با روش‌های فعلی درمان نارسایی کلیه را بررسی می‌کنیم.

بخوانید : کارسینوم سلول کلیوی

چرا کلیه مصنوعی جایگزین دیالیز و پیوند خواهد شد؟

رویای ساخت کلیه مصنوعی قابل کاشت به واقعیت نزدیکتر شده است. دانشمندان در حال توسعه نوعی کلیه مصنوعی هستند. این وسیله می تواند فعالیت کلیه های طبیعی را انجام دهد. درنتیجه به طور بالقوه نیاز به دیالیز را از بین ببرد.

محققان دانشگاه سانفرانسیسکو کالیفرنیا در حال توسعه نوعی کلیه مصنوعی قابل کاشت هستند. این ابزار می تواند عملکردی شبیه به کلیه های واقعی داشته باشد.

این اقدام دانشمندان در صورت موفقیت آمیز بودن می تواند نیاز به دیالیز را از بین ببرد.

میزان موفقیت پیوند کلیه در افراد مبتلا به بیماری کلیوی مرحله نهایی بسیار بالاست.

عملکرد حدود 93 درصد کلیه های پیوندی تا یک سال و 83 درصد آن ها تا سه سال همچنان ادامه خواهد داد.

سالانه بیش از 25000 پیوند کلیه صورت می گیرد. اما از اوایل سال 2016  در ایالات متحده بیش از 100000 نفر در لیست انتظار پیوند قرار دارند.

بیماران معمولاً برای یافتن کلیه مناسب 5 تا 10 سال منتظر می مانند.

میانگین ​​امید به زندگی در بیماران دیالیزی 5 تا 10 سال است. اما برخی از آن ها دهه ها به زندگی خود ادامه خواهند داد.

دیالیز یا تصفیه سموم جریان خون (نه تمام سموم) که به طور طبیعی توسط کلیه ها انجام می شود در صورتی که در خانه و از طریق دیالیز صفاقی انجام شود باید بصورت روزانه تکرار شود.

در صورتی که این عمل بصورت همودیالیز انجام شود لازم است بیمار در هفته سه مرتبه به کلینیک مراجعه کند.

شووی روی، استاد دانشگاه فرانسیسکو کالیفرنیا، عضو دپارتمان بیومهندسی و علوم درمانی و دستیار مخترع دستگاه می گوید:

“کلیه مصنوعی قابل کاشت جایگزین دیالیز و سایر دستگاه های پوشیدنی خارجی است که منجر به کاهش فعالیت بیماران و محدود کردن حرکت آن ها می شوند.

پیوند کلیه از اهدا کننده تطبیقی همچنان یکی از بهترین گزینه های درمانی برای بیماری کلیوی مرحله آخر محسوب می شود. اما متأسفانه پیوند کلیه بدلیل کمبود اهدا کننده عضو با محدودیت روبه روست.

بیماران با استفاده از دستگاه ما برخلاف پیوند عضو دیگر احتیاجی به مصرف داروهای سرکوب کننده سیستم ایمنی برای جلوگیری از پس زدن عضو نخواهند داشت.”

کارآزمایی های انسانی دستگاه در آینده نزدیک آغاز خواهد شد. پس از آن کلیه مصنوعی برای اکثر افرادی که اکنون در لیست دیالیز و پیوند کلیه قرار دارند قابل استفاده خواهد بود.

روی می گوید:

“این یک راه حل طولانی مدت است. دستگاه ما برای تمام مواردی که به پیوند کلیه نیاز باشد یک گزینه مناسب خواهد بود.”

بخوانید : کلیه نعل اسبی

نحوه کار دستگاه کلیه مصنوعی

سرپرستی این پروژه تحقیقاتی ملی با محوریت توسعه و آزمایش کلیه مصنوعی قابل کاشت که فعالیت کلیه طبیعی مانند تصفیه، برقراری تعادل و سایر عملکردهای بیولوژیکی را انجام می دهد بر عهده روی است.

این دستگاه به لوله های خارجی یا کاتترهای متصل به کلیه های مصنوعی احتیاج ندارد. تنها با فشار خون بدن عمل کرده و ساختاری شبیه به اختراع ویکتور گورا از مرکز پزشکی سدرس سینا در لس آنجلس دارد.

این دستگاه در سال 2015 بر روی هفت بیمار دیالیزی در مرکز پزشکی دانشگاه واشنگتن در سیاتل مورد آزمایش قرار گرفته است.

این کلیه مصنوعی با دو قسمت قابل کاشت تلفیقی از تحولات اخیر در فناوری نانو سیلیکون است. نانو سیلیکون باعث تولید غشاء های فشرده تصفیه کننده، قابل اطمینان و قدرتمند می شود.

این فناوری همچنین دارای پوشش های مولکولی جدید است. این پووشش از غشاء های سیلیکونی محافظت کرده و آن ها را با خون سازگار می کند.

توضیحات روی

“بخش تصفیه کننده این دستگاه از طریق فرایند اولترافیلتراسیون ورود خون برای تولید مایعی حاوی سموم محلول و همچنین قند و نمک را پردازش می کند.

همچنین فرایند اولترافیلتراسیون توسط بیوراکتور سلول های کلیوی پردازش شده و قندها و نمک ها مجدداً به خون بازگردانده می شوند.

در این فرآیند آب مجدداً جذب می شود. سپس مایع تولید شده از طریق اولترافیلتراسیون در ادرار جمع شده و برای دفع به مثانه منتقل می شود.”

بر اساس گفته روی بیمارانی که ایمپلنت کلیه انجام داده اند شاید همچنان مانند بیماران دیالیزی به مصرف مکمل های هورمونی احتیاج داشته باشند.

بر اساس گفته دکتر جوزف واسالوتی، رئیس بخش پزشکی بنیاد ملی کلیه آمریكا، بدلیل رایج بودن مرگ و میر زودرس و کاهش كیفیت زندگی برای جمعیت دیالیزی توسعه گزینه های جایگزین برای درمان های فعلی بیماری کلیوی بسیار مهم است.

بیشتر بخوانید: نارسایی کلیه چیست

اقدامات پیش رو

این پروژه در حال جمع آوری پول برای تکمیل مطالعات بالینی بر روی دستگاه ها و ساخت نمونه های اولیه در مقیاس کامل برای اولین دوره مطالعات انسانی است.

انتظار می رود کارآزمایی های بالینی اولیه این دستگاه ها از اوایل سال آینده آغاز شود.

آزمایش کارکرد نمونه اولیه کلیه مصنوعی در سال 2020 انجام خواهد شد.

روی می گوید: “چالش های بلند مدت بر فعالیت بدون مشکل دستگاه طی چند ماه پس از کاشت تمرکز دارد. برخی مشکلات بدون انجام آزمایشات بالینی مشخص نخواهند شد.”

این پروژه برای ساخت کلیه مصنوعی قابل کاشت علاوه بر 6 میلیون دلار کمک مالی دولت از طرف مردم نیز کمک های قابل توجهی دریافت کرده است.

روی افزود:

“پشتیبانی این افراد مدرکی بر نیاز شدید به یک انقلاب در درمان بیماری کلیوی مرحله نهایی است. کمک های مالی دریافت شده برای پیشرفت تحقیقات بسیار ارزشمند است.”

این احتمال وجود دارد که دانشمندان در آینده قادر به کاشت کلیه های مصنوعی باشند.

در سال 2013 گروهی از محققان به سرپرستی ملیسا لیتل از مؤسسه بیومولکولی دانشگاه کوئینزلند توانستند با استفاده از سلول های بنیادی انسانی یک کلیه ابتدایی بسازند.

بر اساس گزارش مؤسسه Salk در کالیفرنیا در سال 2016 محققان در آزمایشگاه قادر به پرورش سلول های نفرون بالغ شده اند که می توانند بافت کلیه را تغییر دهند.

تحقیقات در این زمینه ادامه دارد اما رویای ساخت اندام های جایگزین بسیار فراتر از کلیه مصنوعی قابل کاشت است.

جدیدترین انواع کلیه مصنوعی در جهان

الان دنیا داره روی سه مدل کلیه مصنوعی کار می‌کنه که باید بدونی هر کدوم تو چه مرحله‌ای هستن:

1. کلیه مصنوعی پوشیدنی (Wearable Artificial Kidney)

   پروژه‌هایی مثل NeoKidney که اخیرا سر و صدای زیادی کردن. این دستگاه‌ها دیگه اون ماشین‌های دیالیز غول‌پیکر نیستن. یه دستگاه سبک (حدود چند کیلو) هستن که بیمار مثل کیف دوشی میندازه یا به کمر میبنده. نکته مهمش اینه که مصرف آب رو از ۱۲۰ لیتر به حدود ۴ لیتر رسونده و بیمار می‌تونه حین درمان راه بره. تست‌های انسانی این مدل‌ها در سال ۲۰۲۴ و ۲۰۲۵ سرعت گرفته.

2. پیوند از حیوان (Xenotransplantation)

   شاید عجیب باشه ولی یکی از جدی‌ترین گزینه‌هاست. در سال ۲۰۲۴ و ۲۰۲۵، سازمان غذا و داروی آمریکا (FDA) مجوز آزمایش بالینی پیوند کلیه خوک اصلاح‌ژنتیکی‌شده به انسان رو صادر کرد. این خوک‌ها طوری مهندسی شدن که بدن انسان کلیه‌شون رو پس نزنه.

3. کلیه زیستی کاشتی (The Kidney Project)

   همون پروژه‌ی معروف دانشگاه کالیفرنیا (UCSF) که شامل یک فیلتر سیلیکونی و یک محفظه سلولی (بیوراکتور) هست. این دستگاه با فشار خون خود بیمار کار می‌کنه و نیاز به باتری نداره.

بیشتر بخوانید: علائم اولیه ابتلا به سنگ کلیه

کلیه مصنوعی کی وارد بازار می‌شود؟

طبق آخرین اعلام رسمی تیم‌های تحقیقاتی بزرگ مثل The Kidney Project در دانشگاه UCSF، هدف‌گذاری برای ورود تجاری این محصول به بازار حدود سال ۲۰۳۰ (اواخر دهه شمسی ۱۴۰۰) است. البته نسخه پوشیدنی (Wearable) احتمالا زودتر و در همین یکی دو سال آینده به صورت محدود در دسترس قرار بگیره، اما نسخه “کاشتنی” (Implantable) هنوز نیاز به تکمیل تست‌های بالینی روی انسان داره که پروسه‌ای زمان‌بر هست.

وضعیت فعلی: آیا کلیه مصنوعی ساخته شده است؟

بله، نمونه‌های اولیه (Prototype) ساخته شدن و حتی روی حیوانات و در برخی موارد محدود روی انسان تست شدن. اما اگر منظور “تولید انبوه” باشه که بشه از داروخانه خرید، خیر.

• نسخه پوشیدنی: ساخته شده و در مرحله تست نهایی انسانی است.
• نسخه کاشتنی: در مرحله پیش‌بالینی (Pre-clinical) و جذب سرمایه برای تست گسترده انسانی است.

سایت docwirenews نیز در این مورد نوشته است:

The Kidney Project is developing a surgically implantable bioartificial kidney designed to provide continuous renal replacement without external pumps, power sources, or immunosuppression.

ترجمه متن بالا:

پروژه کلیه در حال توسعه یک کلیه مصنوعی زیستی و قابل کاشت است که طراحی شده تا جایگزینی مداوم برای کلیه باشد، بدون اینکه به پمپ‌های خارجی، منبع برق یا داروهای سرکوب‌کننده سیستم ایمنی نیاز داشته باشد.

عمر کلیه مصنوعی چقدر است؟

این موضوع بستگی به نوع تکنولوژی داره:

• دستگاه‌های دیالیز فعلی: خود دستگاه سال‌ها کار می‌کنه ولی بیمار ممکنه ۵ تا ۱۰ سال با کیفیت متوسط عمرش افزایش پیدا کنه.
• کلیه کاشتنی آینده: هدف دانشمندان اینه که این دستگاه‌ها دائمی باشن. فیلترهای نانو سیلیکونی این دستگاه‌ها طوری طراحی شدن که برخلاف کلیه طبیعی، دچار گرفتگی نشن و سیستم ایمنی بدن رو تحریک نکنن. پیش‌بینی میشه که این دستگاه‌ها بتونن عمری مشابه یا بیشتر از کلیه پیوندی (که حدود ۱۰ تا ۱۵ سال کار می‌کنه) داشته باشن، با این تفاوت که نیاز به داروهای سرکوب‌کننده ایمنی نخواهند داشت.

بخوانید : کلیه اکتوپیک

نتیجه‌گیری نهایی

تکنولوژی ساخت کلیه مصنوعی از مرحله رویاپردازی عبور کرده و با موفقیت آزمایش‌های حیوانی و تست‌های اولیه انسانی، به واقعیت علمی تبدیل شده است. در حالی که روش‌های فعلی مانند دیالیز تنها یک راهکار موقت با عوارض جانبی زیاد هستند، پروژه‌هایی مانند کلیه زیستی دانشگاه UCSF و کلیه‌های پوشیدنی، نویدبخش آینده‌ای هستند که در آن بیماران دیگر نیازی به انتظار طولانی برای اهداکننده عضو یا مصرف مادام‌العمر داروهای سرکوب‌کننده ایمنی نخواهند داشت. اگرچه تا عرضه عمومی مدل‌های کاشتنی (حدود سال ۲۰۳۰) فاصله داریم، اما ورود مدل‌های پوشیدنی در سال‌های نزدیک، کیفیت زندگی بیماران کلیوی را به طرز چشمگیری بهبود خواهد بخشید.

سوالات متداول

هزینه عمل کلیه مصنوعی چقدر خواهد بود؟

هنوز قیمت دقیقی اعلام نشده، اما هدف محققان این است که هزینه نهایی دستگاه و عمل کاشت آن، کمتر از هزینه یک سال دیالیز بیمار باشد تا شرکت‌های بیمه تمایل به پوشش کامل هزینه آن داشته باشند.

آیا با کاشت کلیه مصنوعی رژیم غذایی بیمار کاملاً آزاد می‌شود؟

دستگاه‌های جدید محدودیت‌های غذایی را به شدت کاهش می‌دهند و نوشیدن آب را آزاد می‌کنند، اما ممکن است همچنان نیاز به رعایت حدودی در مصرف پتاسیم یا فسفر وجود داشته باشد تا فشار زیادی به فیلترها وارد نشود.

آیا عمل کاشت کلیه مصنوعی سخت‌تر از پیوند طبیعی است؟

خیر، پیش‌بینی می‌شود که جراحی آن ساده‌تر باشد؛ زیرا نیازی به اتصال دقیق عصب‌ها یا تطبیق بافت زنده نیست و دستگاه در فضایی امن در شکم یا پهلو قرار می‌گیرد.

آیا کودکان هم می‌توانند از کلیه مصنوعی استفاده کنند؟

نسخه‌های فعلی به دلیل سایز فیلترها و تجهیزات برای بزرگسالان طراحی شده‌اند، اما پس از موفقیت نسخه اصلی، مدل‌های کوچک‌تر (مینیاتوری) برای کودکان نیز توسعه داده خواهد شد.