装载功能性肾小管细胞的生物人工肾在巴马小型猪急性肾衰竭模型中的临床前评价

背景：严重急性肾损伤（AKI）死亡率高。现有血液净化技术无法替代肾小管上皮细胞（RTECs）的生物学功能，如主动转运、酸碱稳态和内分泌调节。将活RTECs整合到体外循环中以构建生物人工肾是肾功能支持的一种潜在策略。然而，其转化受到种子细胞表型快速丢失、传统材料引发的免疫和凝血激活以及缺乏大型动物体内验证的限制。本研究旨在解决这些关键挑战。 方法：我们设计了一种肾小管辅助装置（RAD），将活细胞与功能化界面整合。首先，我们建立了永生化人近端肾小管细胞系（iRTEC），并使用微载体系统实现了可扩展扩增。其次，我们通过将聚赖氨酸和绿原酸在聚丙烯腈纳米纤维膜上层层自组装，制备了具有抗氧化特性和增强血液相容性的细胞支持界面（CA/PLL-PNF）。最后，我们将这些组件组装成平板生物反应器，并在双侧肾切除的巴马小型猪模型中评估其体外性能。 结果：iRTECs在微载体上稳定扩增，同时保持了近端肾小管表型，这些细胞在氨基酸水解和跨膜转运、酸碱调节、水转运和内分泌反应性方面优于现有细胞系。关于支持界面，CA/PLL-PNF能有效清除多种自由基并减轻细胞氧化应激。蛋白质组学分析证实，这种修饰重塑了血浆蛋白冠，显著减少了补体和凝血因子的吸附。在双侧肾切除猪模型中，RAD安全地维持了4小时（常规临床透析时长）的体外循环，并保持了内稳态。抗氧化界面显著减弱了治疗过程中的循环脂质过氧化。与单独血液滤过相比，RAD显著增强了中分子毒素（β2-微球蛋白）的清除，并降低了出口处的促炎细胞因子水平，证明了其主动调节局部炎症的能力。 结论：本研究建立了一个整合活细胞和功能材料的肾脏支持平台。该装置在毒素清除和内稳态调节方面表现出多维生物功效，并在临床前大型动物模型中实现了稳定的体外循环，为严重AKI背景下的先进器官支持策略提供了实验证据。