新技术可过来过度受到损伤不可能移植的肺部,美新研商可大幅度扩大活体肝脏体外保存时间

作者:澳门新葡亰登录入口    发布时间:2020-02-03 09:18    浏览:160 次

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作者:张梦然 来源:科技日报 发布时间:2019/9/11 12:05:52 选择字号:小 中 大 超低温技术大幅提高肝脏体外存活时间 或能改善供体短缺危机

作者:周舟 来源:新华网 发布时间:2019/9/12 11:54:14 选择字号:小 中 大 美新研究可大幅增加活体肝脏体外保存时间

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科技日报北京9月10日电 据英国《自然生物技术》杂志9日发表的一项医学研究,美国科学家团队描述了一种经过改进的超低温技术,可以将人体肝脏维持在-4℃,并将肝脏的体外存活时间延长27小时。

新华社华盛顿9月11日电美国研究人员提出一种可大幅延长捐献的活体肝脏保存时间的方法,未来有望为肝移植手术赢得更长的时间窗口。日前发表在英国《自然生物技术》杂志上的研究显示,这种新的低温保存方法可以让肝脏组织的保存时间从9小时增加到27小时。

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目前,器官供应无法满足临床需求,而造成供体器官短缺的一大根本原因在于,现有技术很难将器官保存时间延长至几小时以上。目前的低温保存标准只能让肝脏在+4℃下存活12小时以内。

传统的供体肝脏一般保存在4摄氏度条件下以保持活性,但时长如超过9小时,移植成功率就会大幅降低,因此很难供距离较远的匹配患者使用。研究人员在此前研究中通过添加改性葡萄糖化合物3-OMG和防冻液成分PEG,成功在零下6摄氏度条件下保存了具有活性的大鼠肝脏组织,但这种技术无法应用到体积为大鼠肝脏200倍的人体肝脏上。

肺移植,是不断增加的终末期肺病患者唯一救生方法。然而,由于保持供体肺活力的维持最多只有24小时,且肺部特别容易受到损伤,缺少氧气会使其组织降解,而暴露于胃酸环境又可能会腐蚀它。更令人沮丧的是,肺部无法进行自我修复。因此,在对肺部进行评估、摘取以及移植过程中,高达80%的供体肺因严重且不可逆性的损伤而失败,仅有20%可被医学团队使用。

美国麻省总医院与哈佛医学院的研究人员科库特尤根和同事,此前曾用-6℃的超低温非冷冻方法延长了大鼠肝脏的保存时间。然而,要将这种超低温方法用于人体器官,却一直存在诸多限制。

美国哈佛大学和麻省总医院研究人员开发的这种新方法分三个步骤。研究人员首先减少了保存溶液与空气的接触,从而大幅降低了器官表面形成冰核的机会;第二步,研究人员又在保存溶液中添加了可以稳定细胞膜的海藻糖和强化3-OMG保护作用的甘油,用以保护肝脏细胞;第三步则是开发了一种新的灌注保存溶液的方法。研究人员在4摄氏度条件下用传统保存溶液进行机械灌注,向肝脏组织的毛细血管提供氧气和养分,维持器官生理状态,并在缓慢降低温度的同时,增加新添加剂浓度,给肝脏组织一定的调整时间,使保存溶液更加均匀地分布于肝脏组织中。

自20世纪60年代移植开始以来,临床医生和科学家直试图找到一种方法来延长肺部器官在体外的时间。除了让它保持充氧和鲜活之外,甚至还要保证有充足的时间可以让医生修复它以适合移植。然而,至今未能成功。

此次,该研究机构的雷尼尔德夫里思、沙朗泰瑟与尤根团队一起,研发了一种经过改进的超低温技术,可以防止人体肝脏结冰。该超低温技术将人体肝脏维持在-4℃,与现有保存方法相比,该技术可将供体器官的存活时间延长27小时。

美国国家卫生研究院下属国家生物医学影像和生物工程研究所工程化组织项目主任塞拉塞利莫维奇说,在器官还能保持活性的时间窗口内向匹配的接受者提供器官,是器官移植过程中最具挑战性的任务。这项成果延长了肝脏保存时间,未来有望给成千上万等待肝移植的患者带来好处。

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另外,团队使用亚低温机械灌注技术,可以在20℃左右持续向肝脏泵入氧气和营养物质,对超低温的肝脏进行复温。肝脏的活力在超低温处理前后并未发生改变,并且在模拟移植中承受住了压力。

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哥伦比亚大学Gordana Vunjak-Novakovic教授及其团队

研究人员最后表示,这一结果支持在临床上采用低于零度的器官保存技术。不过,有必要先在大型动物模型中测试超低温肝脏在移植后的长期存活率。

5月7日发表在《Nature Communications》上的一篇论文或许可以改变这一现状。由哥伦比亚工程大学Gordana Vunjak-Novakovic教授和范德比尔特大学Matthew Bacchetta外科教授共同领导,哥伦比亚大学生物医学工程系Brandon Guenthart博士及其同事的共同努力下开发出一种新的方法,即交叉循环技术,可使肺部保持鲜活36小时,让医生有足够时间来恢复肺部损伤,并尝试新的干预措施,从而导致更多的供体肺的存活和更多的成功移植几率。

总编辑圈点

交叉循环技术

器官移植手术开创60多年来,挽救无数生命,但许多需要器官移植的病人仍然无法享受这项福利,抱憾而终,因为很难碰到配型合适的器官,器官又难以保存。超低温保存技术的突破,允许供体与受体之间的距离和时间延长,未来如果这项技术进一步发展,或许我们就能拥有一个安全的器官仓库,使捐赠者的爱心不至于虚掷。

胃吸入,是指胃内物质进入呼吸道,导致肺上皮的严重损伤,从而成为肺不能接受移植的常见因素。同时,在此项研究之前,对肺部进行支持的方法仅仅只能维持6-8小时,而这个时间对于再生损伤肺部并改善其功能的治疗干预来说太短了。

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因此,Bacchetta及其同事证明为了能够为胃吸入或胃酸损伤的肺部预支更多的时间用以移植前的修复。他们以猪为实验对象,因为猪的内脏器官大小、形状等与人类器官相近,同时也被认为是器官移植的潜在供体,并在8只猪的体内再现了胃内容物吸入性损伤,通过体外支持系统将受损肺脏与受体动物的循环系统相连,对器官进行维持。

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研究人员给受体猪配备了一个吸血管,帮助它通过肺部循环,然后再回到动物的体内。通过保持移植肺的血液循环,能够让细胞像在体内一样再生,并允许肺对治疗作出反应(例如冲洗掉腐蚀性胃液的治疗)。

实验结果发现,仅仅18个小时后,炎症已经消失,肺部开始愈合。36小时后,肺部可以移植。Bacchetta博士对此评价道:几十年来移植医学面临的问题是“我们实际上无法复制器官暴露于体内的生理环境”。然而,尝试将器官连接到功能正常的身体成为是一个好的开端。

跨学科团队合作

新的研究结果表明,通过“交叉循环技术”,胃吸入受伤的肺可以在体外保持供体肺的活力和接受者的稳定性长达36至56小时,也可以重复进行治疗干预,并显示出细胞再生和功能改善的证据。让人值得惊喜的是,在该平台上再生的肺符合所有移植标准。

对于这项研究的成功,Vunjak-Novakovic教授兴奋地表示:“即使在五年前,这种复杂的项目也无法实现,如果没有我们的跨学科团队合作,这仍然是不可能实现的。”Bacchetta教授也同样感慨道:“我们很幸运能够组建一支高素质跨学科的生物工程师、外科医生、肺病学家和病理学家团队,他们为体外的供肺设计了持久的生理支持系统,以及实现和监测肺部康复的新技术。”

尽管成果是振奋人心的,但研究人员表示,目前还需开展进一步研究,以确定肺移植后的功能肺活量和该方法的安全性。由于人体器官移植必须接受免疫抑制治疗,未来还应对免疫抑制对肺恢复的影响展开进一步评估,以此才能用于缓解医疗界可供移植器官短缺问题。

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参考资料:

1]Regeneration of severely damaged lungs using an interventional cross-circulation platform

2] Damaged lungs regenerated in study

3] Only 1 in 5 donated lungs can actually save lives. These pigs could change the odds.

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