מושתלים
מנהלי קהילה
מובילי קהילה
האם כליה מלאכותית תציל חיים ותאפשר להימנע מטיפולי דיאליזה?
במרוץ העולמי לפתרון המחסור המחריף באיברים להשתלות נרשמת החודש פריצת דרך עם ניסוי בחזירים בארה"ב שהדגים את יעילותה של כליה מלאכותית חדשה עשוית סיליקון. איך הטכנולוגיה החדשה פועלת?
בשנים האחרונות מחמיר המחסור העולמי באיברים להשתלות, ובעולם הרפואי והמדעי מתנהל מרוץ לפיתוח טיפולים שיוכלו לחסוך את הצורך בהשתלות איברים אנושיים. אחת התגליות שקורמת עור וגידים היא השתלות איברי חזירים מהונדסים גנטית כך שאיבריהם לא יידחו על ידי בני אדם – ומחקרים ראשונים בבני אדם שמתו מוות קליני כבר מדגימים הצלחה בקליטת כליות חזירים מהונדסים גנטית למשך שבועות. עם זאת, פיתוח זה עדיין דורש מחקרים ממושכים להבטחת בטיחות האיברים וכדי למנוע העברת זיהומים קטלניים מהחזירים לבני האדם, וכן גורר שאלות אתיות כבדות משקל על גידול בעלי חיים שיומתו בהמשך לצורך אספקת איברים להשתלות בבני אדם.
במקביל קבוצות חוקרים ברחבי העולם וכן בישראל פועלות לפתח רקמות שמבוססות על תאי גזע עובריים שיוכלו לשמש תחליף לאיברים להשתלות, וכן רקמות מלאכותיות שניתן יהיה להדפיס במדפסות תלת ממד, אך הדרך לקידום תגליות אלה עודנה רחוקה.
בתוך כך, בשבועות האחרונים מדווח על פריצת דרך נוספת שמבקשת לשמש תחליף עתידני אפשרי להשתלות כליה: בארה"ב דווח על ניסוי בחזירים שהושלם בהצלחה והדגים לראשונה השתלה מוצלחת של מודל של כליה מלאכותית, כזו שמבקשת לשמש בעתיד תחליף זמני לטיפולי דיאליזה ואולי אף תחליף קבוע להשתלת כליה.
פתרון לשתי בעיות
החוקרים מאוניברסיטת קליפורניה בסן פרנסיסקו (UCSF), בשיתוף חוקרים מחברת Silicone Kidney בקליפורניה, אוניברסיטת מישיגן וחברת Innovative Biotherapeutics במדינת מישיגן והמרכז הרפואי של אוניברסיטת ואנדרבליט במדינת טנסי, מציינים כי הטיפול האולטימטיבי כיום למטופלים עם מחלת אי ספיקת כליות סופנית הוא השתלת כליה, אך זו מוגבלת על רקע המחסור באיברים וכן סיבוכים שלאחר ההשתלה שדורשים נטילת תרופות שמדכאות את המערכת החיסונית להמשך החיים, וזאת בעוד שכליה מלאכותית עשויה לסייע לפתור את שתי הבעיות הללו גם יחד.
הכליה המלאכותית שפותחה מבוססת על 'ביוראקטור' (Bioreactor) – מתקן ייצור ביולוגי דמוי קופסה שבתוכו מתבצעות הפעולות הביולוגיות שנעשות על ידי כליות אנושיות, לרבות סינון והוצאת פסולת מהדם, ויסות ריכוזי נוזלים והפרשת הורמונים שונים.
במסגרת המחקר הדגים הצוות את פעילותו של מודל הביוראקטור עשוי סיליקון שבתוכו ממברנות זעירות עשויות סיליקון בשיטת ננופור (Silicon Nanopore Membranes – ובקיצור SNM). ממברנות אלה מהוות למעשה רכיבי סיליקון זעירים בגודל של ננומטר, ובעת חיבור המכשיר לכלי דם באזור הכליה הפגועה, הן פועלות לסינון הדם והוצאת פסולת מתוכו לעבר שלפוחית השתן.
החוקרים ביקשו לבחון האם הביוראקטור מסוגל להכיל גם תאים שמבצעים פעולות נוספות שמבצעת כליה אנושית, כמו ויסות נוזלים והפרשת הורמונים. במסגרת המחקר הדגימו החוקרים כי הביורקטור סיפק "מטריית הגנה" לתאי כליה אנושית שהוצבו בתוכו כדי להדגים פעולות נוספות אלה.
לאחר שהטכנולוגיה הושתלה בחמש חזירות בוגרות, תאי כליה אנושית שהוצבו בתוך הביוראקטור הצליחו להדגים תועלת בביצוע הפעולות הביולוגיות המקובלות של תאי כליה אנושית. התברר כי המכשיר החדש מסוגל לעבוד בדומה לקוצב לב, ומבלי לגרות את המערכת החיסונית הטבעית של הגוף כנגד השתל. כך הודגם בניסוי כי לאחר השתלת הכליה המלאכותית, רמות חלבוני הציטוקינים בדם החזירים לא העידו על פעילות דלקתית חריגה שעשויה הייתה לסמן על דחייה של המכשיר החדש.
החוקרים מציינים כי הניסוי מהווה הדגמה ראשונה לאפשרות להשתמש בכליה המלאכותית החדשה עשוית ממברנת סיליקון כתחליף לכליה אנושית. ההדגמה בוצעה למשך שבוע, ובשלב הבא יידרש מחקר נרחב יותר בחזירים להדגמת הטיפול למשך חודש, כשלב הכרחי בדרישות מנהל המזון והתרופות האמריקאי (ה-FDA) לפני תחילת ניסויים בבני אדם.
במחקר הנוכחי נעשה שימוש בתאי אפיתל הכליה המכונים Proximal Tubule Epithelial Cells ובקיצור PTEC, שאחראים לוויסות נוזלים ומלחים בכליות. המדענים מתכננים בהמשך למלא את הביוראקטור בתאי כליה שונים מאלו ששימשו בניסוי הנוכחי, שמבצעים פעולות חיוניות כמו ויסות נוזלי הגוף ושחרור הורמונים לוויסות לחץ הדם (רנין).
המחקר נתמך בין השאר על ידי מענקים מהמכון הלאומי לבריאות בארה"ב (NIH), ומענקים מקרן המחקר ע"ש ג'ון ומריה גולדמן וקרן פטרסון-ברקלי ממוריאל, והממצאים מדווחים בגיליון אוגוסט 2023 של כתב העת Nature Communications.
"פרויקט הכליה"
לצד הדיווח המדעי אמר אחד המפתחים פרופ' שובו רוי מביה"ס לרוקחות באוניברסיטת קליפורניה בסן פרנסיסקו בהודעה לתקשורת כי "הכליה המלאכותית תהפוך את הטיפול במחלות כליה ליעיל יותר ולהרבה יתר נסבל ונוח עבור המטופלים".
הדיווח החדש הוא התקדמות לעבר 'פרויקט הכליה' (The Kidney Project) – פרויקט לפיתוח כליה מלאכותית שמקדמים בשנים האחרונות חוקרים אמריקאים מאוניברסיטת קליפורניה בסן פרנסיסקו ואוניברסיטת ואנדרבליט, כתחליף לטיפולי דיאליזה – פרויקט שצפוי לחסוך מיליארדי דולרים למערכת הבריאות העולמית, בדומה לפיתוח מכשיר הלב המלאכותי שמשמש כיום תחליף ארוך טווח להשתלות לב.
הכליה המלאכותית החדשה תוכננה כך שהיא מאפשרת בתוכה הזרמה של דם מחומצן המכיל מרכיבים חיוניים, בדומה לכליה אנושית. המכשיר משלב פילטר מכאני שמסלק רעלים מהדם, ביוראקטור שמכיל תאים מהונדסים גנטית שמשמר את ריכוז הנוזלים ואיזון האלקטרוליטים ותפקודים מטבוליים. ממברנות עשויות סיליקון מאפשרות את סינון הנוזלים בכליה המלאכותית מבלי להידרש למשאבות או לספק כוח חיצוני (בטריה), וכל זאת תוך הגנה שמספקת שכבת הסיליקון מפני פעילות נגד מצד המערכת החיסונית הטבעית של המטופל. המכשיר החדש מתחבר לכלי הדם הכלייתיים, מסנן רעלים מהדם ומעביר אותם לשלפוחית השתן כפסולת שהגוף יפלוט בהמשך החוצה.
בשנים האחרונות, לאחר עשור של תכנונים מקדימים, נבנו המודלים הראשונים שמדמים את הכליה המלאכותית לצורך תחילת המחקרים בבעלי חיים. לאחר שיוצרו תאי ממברנות הסיליקון והורכבו לתוך הביורקטור, נוצר מודל של המכשיר החדש המשמש כעת לניסויים פרה קליניים, והדיווח הנוכחי הוא מהראשונים שמדגימים את יעילות הפיתוח. שיפורים נוספים, בהתאם לממצאי המחקרים בחיות, צפויים לשכלל עוד יותר את הפיתוח בהמשך, לקראת הניסויים העתידיים בבני אדם.
הדיונים על הפיתוח החדש מתקיימים על רקע מחסור מחמיר באיברים להשתלות בעולם, שבמוקד שלו מחסור בכליות להשתלה. בארה"ב, לפי נתוני הרשת לשיתוף השתלות (UNOS) ממתינים כיום להשתלות איברים 103,497 חולים, בהם 88,651 שממתינים להשתלת כליה, וזאת מתוך כ-808 אלף אמריקאים שחיים עם מחלת כליות סופנית ומטופלים בדיאליזה. לעומת זאת, מספר השתלות הכליה בארה"ב עומד על כ-26,000 בשנה בלבד, ואינו מצליח להדביק את קצב הביקוש. גם בישראל קיים מחסור בהשתלות איברים. בתחילת 2023 דווח כי למרות שנרשם בשנה החולפת שיא בהשתלות איברים, רשימת הממתינים להשתלות מתארכת. עם העלייה במספר הממתינים לאיברים, בשנת 2022 נרשמה עלייה גם במספר החולים הישראלים שמתו בעודם ברשימת ההמתנה – 77 חולים בשנת 2022 בהשוואה ל-63 בשנה קודמת.