便携式、可穿戴式和植入式人工肾脏技术的进步

《Kidney News Online》：Advances in Portable, Wearable, and Implantable Artificial Kidneys

全球肾替代治疗需求2030年将达1450万，传统方法（移植、腹膜/血液透析）受限于供体短缺、成本高及基础设施不足。新兴技术包括异种移植（基因编辑猪器官）、芯片微透析（缩小设备体积）、闭环透析系统（提升移动性）及人工肾脏植入方案（无需免疫抑制）。资金短缺与技术创新悖论阻碍普及，需借鉴移动通信领域突破基础设施限制的经验。

　　

据预测，到2030年，全球需要生命挽救性肾脏替代疗法（KRT）的人数将达到1450万。如果没有任何改变，其中大约三分之二的人将因经济、社会、基础设施、生态和政治因素而无法获得KRT治疗（1）。目前的常规KRT方法包括肾移植、腹膜透析（PD）和血液透析（HD）。异种移植技术正在迅速发展，但这种技术需要更强的免疫抑制措施。此外，并非所有患者都符合移植的医学条件。因此，基于技术的KRT方法仍然非常重要，但其现有的形式（PD和HD）成本高昂且高度依赖基础设施，这阻碍了KRT的普及。自20世纪80年代以来，KRT技术领域一直面临着“创新悖论”，即很少有真正具有根本性的改进能够惠及患者（2）。美国和欧洲的肾脏疾病患者组织希望打破这一创新悖论（3）。由于接受KRT治疗的患者非常渴望提高行动能力（4），我们可以从“非洲手机革命”中汲取经验教训，那次革命通过跨越式发展克服了基础设施限制，降低了成本并提高了普及率（5）。KRT创新也面临着类似的挑战，即如何绕过基础设施限制（吸引足够的投资者），同时提高使用的可及性和可负担性。无论是手机微型化还是KRT设备微型化，芯片技术都起到了关键作用（5, 6）。

本文简要介绍了实现肾脏健康倡议路线图中基于技术目标的几项正在进行的工作（7）。这些内容基于之前发表的几篇综述文章（3, 5, 6, 8–10），读者可以进一步查阅以获取更多细节。

该图表直观展示了目前可用的主要KRT方法，以及各种旨在提高患者行动能力和自主性的创新KRT技术。现有的产品、即将上市的产品以及处于早期阶段的有前景的项目包括以下内容：

1. 肾移植是目前的首选治疗方法，但由于供体肾脏的结构性短缺，异种移植或实验室培育的肾脏可能成为解决方案。在基因改造猪身上培育器官的异种移植技术取得了令人瞩目的进展。然而，并非所有患者都适合进行移植，而且为了防止排斥反应，患者必须服用免疫抑制药物，这会增加患癌症和感染的风险。

2. 除了传统的磷结合剂外，现在还有新型口服吸附剂可以降低尿素和钾的水平（5）。

3. 血液透析（HD）是最广泛应用的KRT方法，但其成本较高且移动性较差。

4. 使用闭合循环中的透析液再生的体外血液回路可以显著提高患者的行动能力。荷兰的Nextkidney公司正在多个中心进行人体临床试验，以获得欧洲合规性认证（CE）。

5. 植入式HD过滤器可以消除对外部血液回路的需求，只需外部透析液回路即可进行HD治疗。芯片技术为实现这种设备的微型化提供了可能。加州大学旧金山分校的Kidney Project、佐治亚州亚特兰大的Nephrodite公司以及荷兰乌得勒支大学医学中心的人工肾脏创新实验室都在研究这一概念。

6. 在可植入的血滤过滤器中加入生物反应器可以部分替代肾脏的管状功能。浓缩后的“尿液”通过膀胱排出。这一概念超出了IEC60601-2-16标准中对HD的定义（6），一旦开发成产品，将实现无需免疫抑制的自主植入式人工肾脏。Kidney Project（9）和人工肾脏创新实验室（5）正在研究这一方向，但所需时间可能比方法“e”更长。

7. 腹膜透析（PD，如图所示的最简单形式）不需要外部血液回路，但需要大量的透析液。通常，透析液被注入腹腔后停留数小时，然后再排出（单次循环）。

8. 与HD类似，通过闭合循环的透析液再生技术可以显著提高PD的移动性，最好是连续流动模式。新加坡的Vivance公司和荷兰的Nanodialysis公司正在进行相关的人体临床试验。

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当前和未来预测的KRT主要形式

引用：Kidney News 18, 3; 10.62716/kn.002792025

Jerrican符号直观地表示了各种治疗方法的相对用水量。数据来源于Wieringa等人的研究（5）并进行了更新和调整。

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临床医生应了解各种治疗方法的技术成熟度（6）。充足的资金仍然是将这些技术应用于患者的障碍（5, 6, 8, 9）。《自然·肾脏病学评论》（Nature Reviews Nephrology）最近庆祝了其20周年，总结了过去20年肾脏病学领域的进展，并指出了包括资金问题在内的剩余挑战（10）。

人工肾脏技术正在不断发展，本文很快就会因新的进展而过时。建议读者通过Home Dialysis Central等资源了解最新的家用PD和HD设备信息（11）。

致谢：

作者感谢A. Verschueren博士（Imec）提出了该图表的初始概念，这一概念后来被Wieringa等人（5）和Ramada等人（8）用于更新后的插图制作。