尽管肾移植是世界上最成功，也是做得最多的器官移植手术，但由于可供移植的肾源不足，大多数终末期肾病（肾衰竭）患者只能依赖于频繁、复杂的肾透析来维持生命。
但是，肾透析只能清除血液中毒素，并不能替代肾脏维持水电解质平衡和激素分泌功能。这样，透析患者总体上5年平均生存率并不高，仅有35％左右。
美国肾脏项目是一项旨在开发可植入式生物人工肾脏以替代和消除肾透析的研究，由加州大学旧金山分校和范德比尔特大学领导。
最近，该项目获得重大进展，科学家已经成功地将包含功能性人类肾细胞的原型肾脏生物反应器植入了猪体内，而没有出现重大安全隐患，可以说临床前研究的一个重要里程碑。
这个可植入式人工肾脏仅有一副纸牌大小，主要由两部分组成：
一个部分是一种被称为过滤器的血液过滤系统，可以通过使血液透过精确形状的纳米级孔的硅膜来去除血液中的毒素；
另一个部分是包含人工培养的人肾小管细胞的生物反应器，旨在实现除血液滤过以外的其他肾功能。比如，维持体液水和电解质平衡，维持血压，并产生必需的激素。
可植入式人工肾的研究难题在于，如何解决人肾脏细胞植入后的免疫排异性和损伤问题，以维持其功能，并让患者免于终生免疫排异治疗的痛苦和经济负担；同时，还要解决潜在血栓形成的问题。
为了解决第一个难题，科学家使用具有小于10nm孔的硅纳米膜开发了一个免疫保护室，可以使得其中的人肾上皮细胞免于宿主免疫系统的攻击。
研究人员将这种人工肾手术植入猪体内，通过与猪的颈动脉和颈静脉连接而被灌注。
三天后移出该装置对经过植入生物体内“洗礼”的肾小管上皮细胞进行评估。
结果，这些细胞没有遭遇到明显免疫攻击和损害，仍保持了> 90％有活力。同时，反应这些细胞生理功能的基因表达标志物出现两倍的上调表达，表明植入细胞具有更强大的功能。
另一方面，植入装置也没有形成血栓。
这主要由于为了解决第二个难题，研究人员开发了一种新型生物涂料，或者说是一种生物表面活性物质，可以防止血栓形成，以维持其功能，也允许宿主免于使用抗凝剂的负担。
也就是说，临床前动物实验研究表明，这种可植入式生物人工肾脏植入生物体后，其中的人肾小管上皮细胞不会引发免疫攻击，可以维持活性和功能，同时避免宿主使用抗排异的问题和经济负担；同时，新型生物表面活性物质的使用，也保障其在体内不会形成血栓，宿主也免于使用抗凝药的负担。
现在，研究人员正在试图增加这种人工肾所包含的人肾脏细胞的数量，以期可以允许实现滤过之外其他肾脏功能。
当然，最新的成功仍属于临床前研究阶段，离开发出可以被批准植入人体的临床应用还有非常漫长的路要走。
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