迄今为止最成功的肾脏替代制备

　　

生物通报道：最近，美国维克森林浸会医学中心（Wake Forest Baptist Medical Center）的再生医学研究人员，解决了实验室替代肾脏制备工作中的一个重大挑战。研究人员利用跟人类肾脏大小相似的猪肾，开发出迄今为止最为成功的方法，可使血管在新器官中保持开放并保持血液流动。相关研究结果最近发表在《Technology》杂志。

本文资深作者、维克森林再生医学研究所所长Anthony Atala教授指出：“直到现在，实验室制备的肾脏一直都是啮齿类动物肾脏的大小，由于血凝块形成，在移植后只能运行仅仅一个或两个小时。在我们的这项概念验证研究中，与人肾大小接近的猪肾血管，在4小时的测试过程中仍然保持开放。目前我们正在进行一项长期的研究，以确定血流可以维持多久。”

如果这种新方法被证明是成功的，那么它就可以更有效地用细胞（内皮细胞）覆盖血管，保持血流通畅，最终可以应用到科学家想设计的其他复杂器官，包括肝脏和胰腺。

当前的研究是一个长期项目的一部分，利用猪肾脏来制造称为“支架（scaffolds）”的支撑结构，可能会被用来为终末期肾脏病患者制备替代肾脏。科学家首先移除了器官中所有的动物细胞——只留下器官结构或“骨架”。然后，将患者自己的细胞放置于支架中，制造理论上患者不会排斥的一种器官。

细胞去除过程留下一个完整的血管网，可以为新器官供应氧气。然而，在用细胞重新填充肾脏支架的过程中，科学家们无法顺利地用细胞覆盖血管，移植后几小时内一般会发生严重的凝血。

维克森林浸会医学中心的科学家采用一种双管齐下的方法来解决这个问题。首先，他们评估了四种不同的方法，将新细胞引入肾脏支架的主要血管中。他们发现，用注射器注入细胞，随后的一段时间内，以渐增的流速抽吸细胞通过血管，这种方法是最有效的。

接下来，研究小组用一种抗体覆盖支架的血管，旨在使它们更加“粘性”并结合内皮细胞。实验室和影像学研究，以及实验室血流实验表明，血管的细胞覆盖足以支撑血液流经整个肾脏支架。

这种双重方法的最后测试是将支架植入体重90到110磅的猪体内。在4小时的测试过程中，血管都保持开放。

本文第一作者、维克森林再生医学研究所的再生医学讲师In Kap Ko称：“我们这种细胞播种方法，与抗体相结合，提高了细胞到血管壁的附着，在血流开始的时候防止细胞被分离下来。”

科学家们称，还需要长期的检测才能充分地得出这样的结论：当内皮细胞附着于血管时，血凝固被阻止。

他们指出，如果这种新方法被证明是长期成功的，那么该研究带领我们向实验室制备替代肾脏，接近了重要的一步。

Ko说：“这些结果很有前途，可能会产生一种功能齐全的血管系统，可以为人工肾脏以及其他人工器官，提供营养和氧气。”

利用猪肾脏作为支架用于人类患者，具有几个优点，包括：器官大小尺寸相近，猪心脏瓣膜（去除细胞）可安全用于患者超过三年的时间。

（生物通：王英）

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生物通推荐原文摘要：
Enhanced re-endothelialization of acellular kidney scaffolds for whole organ engineering via antibody conjugation of vasculatures
Abstract: Decellularization of whole organs, such as the kidney hold great promise in addressing donor shortage for transplantation. However, successful implantation of engineered whole kidney constructs has been challenged by the inability to maintain endothelial cell coverage of the vasculature matrix, resulting in excessive blood clots, loss of vascular patency, and cell death within the construct. In this study, we describe an endothelial cell seeding approach that permits effective coating of the vascular matrix of the decellularized porcine kidney scaffold using a combination of static and ramping perfusion cell seeding. Furthermore, conjugation of CD31 antibodies to the vascular matrix improved endothelial cell retention on the vasculatures, which enhanced vascular patency of the implanted scaffold. These results demonstrate that our endothelial cell seeding method combined with antibody conjugation improves endothelial cell attachment and retention leading to vascular patency of tissue-engineered whole kidney in vivo.