מזה זמן רב עמלים חוקרים ורופאים ברחבי העולם על פיתוח כליה מלאכותית שתוכל להחליף את הצורך בהשתלת כליה לחולים עם אי ספיקת כליות סופנית. חייהם של חולים אלה תלויים כיום בטיפולי דיאליזה, אולם גם מכשיר דיאליזה אינו מסוגל להשיב תפקוד כלייתי תקין, ומקנה לרוב רק 15% עד 20% של תפקוד כלייתי בסינון רעלים מהדם. באחד הדיווחים האופטימיים בתחום,

חוקרים מיפן מפרסמים עתה כי הצליחו לייצר כליה מלאכותית מתאי גזע בתנאי מעבדה ולהשתילה בבעלי חיים באופן שגרם לה לתפקד כמו כליה טבעית.

בשנים האחרונות הציגו חוקרים מספר מודלים אפשריים לפיתוח כליות מלאכותיות, אך פרט לסינון הדם שכבר הומחש בכליות שנוצרו במעבדה, סילוק השתן דרך כליה מלאכותית נחשב לפעולה מסובכת שבחלק גדול מהפיתוחים הובילה להתנפחות הכליה המלאכותית והצטברות נוזלים ולעתים לחסימתה ולהפסקת פעילותה – תופעה הקרויה בעגה הרפואית 'מיימת בכליה' או 'הידרונפרוזיס' (hydronephrosis).

החוקרים מיפן, מבית הספר לרפואה של אוניברסיטת ג'יקיי (Jikei) שבטוקיו, דיווחו כי הצליחו לייצר כליה מלאכותית אשר מורכבת ממספר רב של צינורות, בשונה מכליות מלאכותיות קודמות, כדי להתגבר על מגבלה זו ולמנוע את חסימתה במהלך סילוק השתן לשלפוחית השתן ואל מחוץ לגוף.

תעלת ניקוז ייחודית

לצורך ייצור הכליה המלאכותית השתמשו החוקרים בתאי גזע מזנכימאליים אנושיים (hMSC, כלומרhuman Mesenchymal Stem Cells), תאים שביכולתם להפריש הורמוני גדילה ובאפשרותם להתמיין ולהפוך לכל תא אחר בגוף. עם זאת, בשונה מניסיונות קודמים, החוקרים הצמיחו בעזרת התאים גם תעלת ניקוז שממוקמת סביב שלפוחית השתן כדי לאסוף ולאגור שתן המיועד לסילוק, בשיטה אותה כינו 'מערכת SWPU' (קיצור של StepWise Peristaltic Ureter).

החוקרים השתילו את הכליה המלאכותית מיד לאחר שנוצרה בחולדות בוגרות, ובחלוף חודש חיברו את התעלה שיצרו לשלפוחית השתן. כעבור חודשיים הכליה המלאכותית נקלטה והפכה בוגרת, והמערכת פעלה והצליחה לסלק שתן מגוף החולדות בהצלחה. השתן עבר מהכליה המושתלת לתעלה שנבנתה, וממנה לשלפוחית השתן של החולדה והופרש החוצה מהגוף במהלך תקין.

החוקרים מציינים כי פעילות הכליה המלאכותית החדשה נמשכת לאורך זמן, לפחות חודשיים לאחר שהושתלה בגוף החולדות. המחקר נתמך על ידי משרד החינוך, תרבות, ספורט, מדעים וטכנולוגיה של יפן, וממצאיו מדווחים בגיליון ספטמבר 2015 של כתב העת PNAS השייך לאקדמיה הלאומית למדעים בארה"ב.

במאמר מדווחים החוקרים כי הצליחו בהמשך להשתיל את הכליה המלאכותית גם ביונקים גדולים – חזירים, כשזו כוללת תעלת ניקוז דומה באורך של 3 סנטימטרים, והגיעו לדבריהם לתוצאות דומות שמצביעות על יעילות ההשתלה לאורך זמן.

הכליה המלאכותית הוכחה בשלב זה כבטוחה ויעילה בחולדות וחזירים, ולפיתוח עוד נדרש מחקר ממושך בבני אדם לפני שיהפוך נגיש לחולי כליות.

הכליה הביונית

ובינתיים המחסור בכליות להשתלה במדינות העולם מחריף. ריבוי החולים באי ספיקת כליות, על רקע טכנולוגיות חדשות המאפשרות לאבחן מחלות כליה, מוביל ברבות מהמדינות למחסור חמור בכליות ולעלייה במספר המטופלים בדיאליזה. לפי הערכות מהספרות הרפואית, מאי ספיקת כליות סובלים 7% עד 18% מהמאושפזים בבתי חולים ו-20 עד 200 לכל מיליון תושבים בקהילה.

בישראל, לפי הדו"ח השנתי האחרון של המרכז הלאומי להשתלות, נכון לתחילת 2015 רשומים 849 ישראלים ברשימת הממתינים להשתלת כליות. לפי דו"ח משרד הבריאות לשנת 2010, לטיפולי דיאליזה נזקקים 1,422 ישראלים, עלייה של פי 2.7 במספר המטופלים תוך עשרים שנים.

בין הפיתוחים הנוספים של כליות מלאכותיות שמקודמים על ידי צוותי מחקר שונים בעולם, במחלקה לביו הנדסה באוניברסיטת קליפורניה בסן פרנסיסקו (USCF) מפותח מכשיר זעיר דמוי קופסה הפועל על בטריות, שמושתל בתוך הגוף בצמוד לכלי דם גדול, ומאפשר סינון תדיר של הדם העובר בכלי הדם, ומשמש למעשה כדיאליזה מלאכותית. המכשיר בנוי בשיטות של ננוטכנולוגיה של שבבי סיליקון וכולל ממברנה זעירה מלאכותית המשמשת כפילטר לדם ומוח ייצור (ביוראקטור) העשוי מתאי כליה אנושיים. המכשיר שעדיין נמצא בשלבי ניסוי, וכבר זכה בפרסומים לכינויים "הכליה המכאנית", "הכליה הביונית" ו-"דיאליזה אנפלאגד" (unplugged).

חברת 'השותפות לכליה מושתלת מלאכותית' (Implantable Artificial Kidney Cooperation) מקליפורניה, הכוללת מדענים מאוניברסיטאות UCLA ומינסוטה ואוניברסיטת וושינגטון, קיבלה בספטמבר 2014 אישור בטיחות לכליה המלאכותית שפיתחה ממנהל המזון והתרופות האמריקאי (FDA).

מספר צוותי מדענים עמלים גם על פיתוח כליות מלאכותיות מתאי גזע. בדצמבר 2013 דיווחו חוקרים מאוסטרליה לראשונה בעולם בכתב העת Nature Cell Biology כי הצליחו לגדל כליה מלאכותית מיניאטורית מתאי גזע. באפריל 2015 דיווחו חוקרים יפנים מאוניברסיטת קיוטו בכתב העת Current Opinion in Organ Transplantation כי הצליחו לגדל כליה מלאכותית מתאי גזע פלוריפוטנטים מושרים (iPSCs) – כלומר תאים בגוף שעברו הסבה לתאי גזע בתנאי מעבדה.

PNAS, Doi: 10.1073/pnas.1507803112