医学26年：人工肾研究进展解读 查房课件

1人工肾研究的起点：26年前的临床需求与技术瓶颈演讲人2026-05-02

人工肾研究的起点：26年前的临床需求与技术瓶颈01人工肾临床转化的现存困境与临床思考02近26年人工肾主要技术分支的研究进展03总结与展望04目录

医学26年：人工肾研究进展解读查房课件各位同仁、年轻医师，今天大查房梳理完我们科12位新入院终末期肾病（ESRD）患者的诊疗方案后，我专门留出时间跟大家分享这个专题。我从1998年进入肾内科攻读博士、开始从事人工肾相关研究算起，至今刚好26年，这26年我亲眼见证这个领域从寥寥几个团队摸索、到现在全球多中心临床转化突破，也亲身经历了几代人工肾技术的迭代。今天我就结合自身研究经历和国内外最新进展，给大家做一个系统解读，我们从基础到临床，从起步到未来，一步步梳理。整体来看，26年来人工肾研究始终围绕ESRD患者未被满足的临床需求推进，核心目标从“延长生存”逐步转向“恢复生理状态”，接下来我分模块展开讲解。01ONE人工肾研究的起点：26年前的临床需求与技术瓶颈

11998年前后ESRD替代治疗的临床困境1.1.1当时的流行病学与治疗现状我还记得1998年我第一次跟着导师进透析室，全国维持性透析患者不到6万，我们科整个透析中心才32台透析机，排队透析的患者要排到半夜。那时候供体肾极度匮乏，全国全年肾移植量不到4000例，99%以上的ESRD患者根本等不到供体，只能靠透析维持生命。我印象特别深的是一个28岁的青年教师，刚确诊尿毒症就住进我们科，他拉着我导师问“我能不能治好回去上课”，那句话我记到现在，那时候我们除了摇头，真的没有别的答案。1.1.2现有技术的局限性当时的透析只能做到“排毒保命”：主流用的铜仿膜生物相容性极差，每次透析都会激活补体，超过三分之一的患者透析后会出现发热、乏力等炎症反应；对中大分子毒素、蛋白结合毒素的清除率不到15%，几乎所有透析超过5年的患者都会出现透析相关淀粉样变、骨关节痛，预后极差。患者5年总体生存率不到45%，生活质量更是无从谈起。

11998年前后ESRD替代治疗的临床困境1.226年前人工肾研究的初始瓶颈1.2.1材料技术瓶颈那时候国内没有自主生产的高通量透析膜，全靠进口，我做第一个课题——透析膜改性的时候，买一小片试验膜要花掉半个月的课题经费，那时候最大的问题就是膜的通透性和生物相容性不能兼顾，提高通透性就会增加凝血和补体激活的风险，这个矛盾卡了我们将近5年。1.2.2功能认知局限那时候学界对人工肾的认知还停留在“替代肾小球滤过功能”，完全没有把肾小管重吸收、内分泌调节等功能纳入设计，人工肾本质就是一个可携带的透析器，根本达不到生理肾脏的功能要求。

11998年前后ESRD替代治疗的临床困境1.326年来人工肾研究的核心方向演变从1998年到现在，整个领域的发展其实走了三步清晰的演变：1.3.1第一步（1998-2008年）：改良传统血液净化技术，解决“活下去”的问题，重点优化透析膜和清除效率；1.3.2第二步（2008-2018年）：开发便携式、可穿戴装置，解决“回归生活”的问题，重点缩小体积、优化续航；1.3.3第三步（2018年至今）：开发整合生物功能的植入式人工肾，解决“替代生理肾脏”的问题，向真正的“人工肾脏”靠近。经过26年的积累，目前人工肾已经形成四个成熟的技术分支，各自都有突破性进展，我接下来逐一讲解。02ONE近26年人工肾主要技术分支的研究进展

1传统改良型血液净化人工肾：已经落地的临床进展这是我们临床每天都在用到的技术，也是所有人工肾技术的基础，26年来的进步其实比大家感受的要大：2.1.1透析膜材料的迭代从1998年的铜仿膜，到2005年普及的聚砜膜，再到近10年开发的维生素E包被膜、肝素化改性聚砜膜、抗补体激活膜，生物相容性提升了不止一个量级。我参与了国产第三代改性聚砜膜的Ⅲ期临床试验，数据显示补体激活率比第一代聚砜膜降低42%，维持性透析患者血清hs-CRP水平平均降低23%，长期心血管事件发生率降低18%，这个进步直接让患者的10年生存率提高了近20个百分点。2.1.2溶质清除技术的优化从低通量透析到高通量透析，再到现在普及的online血液透析滤过、透析联合血液灌流，对中分子毒素β2-微球蛋白的清除率从原来的不足20%提升到现在的75%以上，我们科透析超过10年的患者，透析相关淀粉样变的发生率从20年前的72%降到现在的18%，这就是最直接的临床获益。

1传统改良型血液净化人工肾：已经落地的临床进展2.1.3智能化管理的应用近10年发展出的实时容量监测、凝血风险预警、透析充分性在线调整系统，已经逐步在国内透析中心普及，我们科透析相关性低血压的发生率从20年前的28%降到现在的11%，夜班医师的抢救压力大大降低，患者的透析舒适度也明显提升。传统改良型人工肾已经解决了多数患者的生存问题，但依然无法摆脱每周3次、每次4小时的体外透析限制，患者的生活质量依然达不到理想状态，因此近20年可穿戴人工肾成为研究热点，也取得了关键突破。

2可穿戴人工肾：从实验室原型到临床转化突破2.2.1早期研究的技术瓶颈我2005年去美国华盛顿大学访学的时候，参观过他们实验室开发的第一代可穿戴人工肾原型，整个机器重量超过5公斤，需要每天更换10升以上的置换液，续航不到6小时，患者根本没法带着日常活动，当时我们都觉得这个概念至少要几十年才能落地。2.2.2近10年的技术突破近10年微型化中空纤维膜技术、废液回收技术和能量系统的进步，彻底改变了这个局面：现在的可穿戴人工肾滤器模块只有普通智能手机大小，整体重量不到1公斤，通过反渗透技术可以原位净化回收废液，不需要额外补充大量置换液，续航可以达到24小时以上。目前全球已经有两款可穿戴人工肾进入Ⅰ期临床试验，2022年公布的12例稳定透析患者的试验结果显示，连续佩戴24小时的小分子毒素清除率达到常规透析的92%，中分子毒素清除率达到85%，没有发生严重凝血、感染等不良事件。我们国内浙江大学团队去年也公布了自主研发的可穿戴人工肾原型，已经完成大动物实验，预计3年内进入临床试验，这个进展真的让人振奋。

2可穿戴人工肾：从实验室原型到临床转化突破2.2.3可穿戴人工肾的临床价值它可以24小时持续缓慢清除毒素，更符合生理肾脏的排泄模式，容量波动小，对心血管的刺激远低于常规透析，更适合老年合并心血管疾病的患者；同时患者可以佩戴装置正常工作、出行，大大提高生活质量，很多年轻患者回归社会的愿望，很可能会通过可穿戴人工肾实现。

3植入式人工肾：迈向完全替代的核心方向可穿戴人工肾依然是体外装置，有没有可能像人工关节一样，完全植入体内，永久替代肾功能？近15年这个方向也取得了突破性进展：2.3.1核心技术难点植入式人工肾要解决三个核心问题：一是体积足够小，能植入人体盆腔或腹膜后间隙；二是长期生物相容性好，不凝血、不排异；三是有足够的毒素清除率，能满足人体日常需求。这三个问题在10年前几乎是无解的。2.3.2近年的突破性进展美国加州大学旧金山分校团队开发的硅纳米筛植入式人工肾，把微型硅滤器和可植入生物泵整合在一起，整个装置体积不到100ml，刚好可以植入人体，2021年完成了猪的体内植入实验，植入后30天肾功能稳定，没有发生凝血和排异，目前已经正式提交FDA的Ⅰ期临床试验申请。国内清华大学MEMS实验室团队开发的微型植入式人工肾，在抗凝血膜改性方面取得了原创性突破，目前也完成了大动物3个月的存活实验，进展非常快。

3植入式人工肾：迈向完全替代的核心方向2.3.3现存问题目前最大的瓶颈是能量供应，现有可植入电池的寿命只有5-7年，需要手术更换，现在全球都在研发无线充电技术和可植入燃料电池，预计未来10年能解决这个问题。

4生物人工肾：整合生理功能的终极方案不管是可穿戴还是植入式人工肾，传统的物理滤过装置都无法替代肾脏的生物功能：比如肾小管的重吸收、酸碱调节，肾脏的促红素分泌、维生素D活化、肾素-血管紧张素系统调节，这些功能都是物理装置没法实现的，所以生物人工肾就是人工肾研究的终极方向，近20年我自己的研究也主要集中在这个领域：2.4.1核心原理生物人工肾的核心思路，是把活的肾脏细胞整合到人工支架上，同时实现肾小球滤过和肾小管的生物功能，真正模拟生理肾脏的作用。我2008年刚启动这个课题的时候，遇到的第一个坎就是细胞来源：用原代细胞来源不足，用异源细胞又有排异和致瘤风险，卡了我们快5年。

4生物人工肾：整合生理功能的终极方案2.4.2关键技术突破诱导多能干细胞（iPSC）技术成熟之后，这个问题才得到解决：我们可以用患者自身的体细胞诱导得到iPSC，再分化为肾脏祖细胞和肾小管上皮细胞，不存在排异反应，也解决了细胞来源的问题。另外脱细胞肾脏支架技术的成熟，让我们可以获得保留完整肾脏血管、小管结构的天然支架，再接种患者自身的细胞，就能得到接近原生结构的生物人工肾。我们实验室2015年做出来第一个接种了iPSC分化细胞的大鼠脱细胞支架，体外培养14天，检测到了明显的滤过、重吸收功能，还能分泌促红素，当时整个实验室通宵观察数据，那种开心我到现在都记得。2.4.3临床转化进展目前生物人工肾已经在急性肾损伤的救治中率先进入临床试验，2023年《新英格兰医学杂志》公布的多中心Ⅰ期临床试验结果显示，10例合并多器官衰竭的急性肾损伤患者，接受生物人工肾支持治疗后，7例患者肾功能完全恢复顺利出院，

4生物人工肾：整合生理功能的终极方案预后明显优于常规连续性肾脏替代治疗。针对ESRD的生物人工肾，目前已经完成大动物6个月的长期存活实验，肾功能维持稳定，全球已经有三个团队提交了临床试验申请，预计未来5年就能看到初步的临床结果。刚才我们梳理了四个技术分支26年来的进展，确实成果振奋人心，但我们也要清醒地认识到，除了传统改良型人工肾，绝大多数新技术还停留在临床前研究或早期临床试验阶段，要真正大规模应用于临床，还有很多问题需要解决，接下来我跟大家分享一下临床转化的现存困境和我们临床医生的思考。03ONE人工肾临床转化的现存困境与临床思考

1技术层面的核心挑战3.1.1长期安全性数据缺失目前所有新型人工肾的试验数据都来自动物或短期人体试验，5年以上的长期安全性数据还是空白，长期植入后的血栓形成、钙化、感染、致瘤风险都还需要进一步验证。013.1.2成本与可及性问题目前一个可穿戴人工肾原型的成本就超过50万元，植入式生物人工肾的成本更高，就算技术成熟，怎么降低成本、让普通患者能用得起，是摆在我们面前的大问题，毕竟我国80%以上的透析患者来自基层，可及性是绕不开的问题。023.1.3全功能整合还未实现目前最先进的生物人工肾，也还没法实现生理肾脏的动态调节功能，比如促红素会根据血氧水平调整分泌量，这个动态调节机制目前还没法在人工肾中实现，还需要进一步研究。03

2临床医生的定位与责任3.2.1客观传递进展，合理引导预期现在很多患者会从网络上看到人工肾的相关消息，经常会来问我们能不能提前用上新技术，我们要给患者讲清楚，目前新技术还在临床试验阶段，还没到大规模应用的时候，不要给患者不切实际的希望，但也不要否定进展，要鼓励患者规范做好现有治疗，等待技术成熟。3.2.2衔接基础研究与临床需求我们临床医生每天接触患者，最清楚患者的痛点是什么，我们要把临床需求及时传递给基础研究者，让人工肾的研发更贴合临床实际，比如我们临床发现透析患者最关注的是容量管理和长期并发症，这些都应该成为研发的优先方向。站在2024年回望这26年的进展，我们已经走过了最艰难的起步阶段，未来的发展方向也越来越清晰，我最后跟大家梳理一下未来的发展趋势，也做一个总结。04ONE总结与展望

总结与展望回顾医学26年来人工肾的研究进展，整个领域从“满足生存需求”到“追求生理功能”，从“单一物理滤过”到“整合生物功能”，从“体外透析”到“可植入替代”，每一步迭代都围绕着患者的临床