Валерий Шило
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.
