泌尿外科

这一技术可以唤醒用超低温长时间保存的移植器官

作者:佚名 来源:环球科学 日期:2017-03-12
导读

         然后,即使选择移植器官,也会面临免疫系统的长期排异的问题,即使在准备移植的过程中,器官如何保存,手术本身会对器官造成哪些不可逆的损伤或破坏,也是需要深入考虑的。

关键字:  移植器官 

        对于患有终末期器官衰竭的患者来说,器官移植已经是最后一项选择了。

        然后,即使选择移植器官,也会面临免疫系统的长期排异的问题,即使在准备移植的过程中,器官如何保存,手术本身会对器官造成哪些不可逆的损伤或破坏,也是需要深入考虑的。

        免疫系统发生排异反应主要是因为提供器官的人和接受器官移植的人的血清型不同,接受移植者的免疫系统无法正常识别移植器官,而是当做体外入侵物进行攻击。因此,病人需要终身服用免疫抑制剂才能减轻排异反应,但这会削弱病人的免疫力,是一把需要谨慎使用的双刃剑。

        现在也有一些更安全的治疗方法:在器官移植前,先对患者进行骨髓移植手术,在患者新的免疫系统建立之后,再进行器官移植手术。由于移植的骨髓和器官都来自同一供者,新生的免疫系统能够识别移植器官,从而避免排异反应的发生。

        在现代医学能够比较好地克服排斥反应的前提下,器官移植面临的另一个难题是移植器官的保存问题。

        死亡供者器官有两个来源,心死亡供者(DCD,donoraftercardiacdeath)和脑死亡供者(DBD,donorafterbraindeath)。一般来说,DBD供者的心脏一直在保持搏动,而DCD供者的器官受心脏停止时间的影响有一定程度的热缺血损伤(WarmIschemia),因此DBD供者更适合器官移植。

        移植器官要在无血液供应的情况下保存一段时间,如果不作处理,短则几分钟长则一个小时就可能会出现器官衰亡的现象。而器官保存(organpreservation)就是为了尽可能延长在体外无血液供应下的存活时间,保持活性,直到移植到受者体内。

        从20世纪60年代开始,临床医学发明了模拟细胞內液环境的保存液,让离体器官的保存时间大大延长,满足了手术和长距离器官运输的时间要求。体外膜肺氧合(ECOM,extracorporealmembraneoxygenation)是目前肾移植患者存活率相当高的一种做法。ECMO装置在患者心死亡后继续为器官提供含氧血液,并在获取器官之前为器官提供灌注。

        保存液和ECOM系统虽然解决了移植器官较长时间的保存问题,但器官移植的另一个社会问题依然存在,即可供移植的器官数量和等待器官移植的患者数量之间的巨大差距。据报道,中国每年有约100万终末期肾病患者,约30万终末期肝病患者,而每年的器官移植手术仅约1万人次。在美国,每年60%捐赠的心肺器官因为无法长期保存而遭到废弃。

        要解决这一矛盾,除了建立器官信息共享系统,减少因地域、情报因素造成已有可移植器官的浪费,寻求能更长时间保存器官的方法也至关重要。

        “超低温保存技术”(cryopreservation)似乎是个不错的选择。早在20世纪50年代,超低温保存技术就已用于保存鸟类精子。同期,人类精子也由这项技术保存起来。随着冷冻保护剂的发展,超低温保存技术在保存细胞、体液方面取得了较大进步。但当它应用于器官移植时,还有很多难题需要克服。

        虽然科学家已经能够将器官冷却到保存所需的温度,但在加热冷冻器官的过程中,冰晶的形成会严重破坏组织细胞,造成器官损坏。在样本较小时,冷冻保护剂能很好的发挥作用。但对复杂的立体人体器官来说,这种破坏十分常见。

        直到明尼苏达大学发表在《科学转化医学》上的一项研究在超低温保存技术做出了关键性突破。

        研究人员成功地将用超低温保存的人类和猪心瓣膜和血管加热恢复,同时没有对样品产生任何损伤。

        正如明尼苏达大学机械和生物医学工程师JohnBischof教授所说:“这次迄今为止,人类首次成功实现以每分钟升温几百摄氏度的速率快速加热唤醒超低温保存的较大生物组织,且没有造成损伤。”

        研究人员使用的是纳米颗粒磁场加热技术。他们将硅裹氧化铁纳米颗粒均匀分散到保存有器官的防冻剂溶液中,在加热过程中,这些纳米颗粒在外加磁场的作用下扮演者微型加热器的角色。研究人员能够以每分钟100-200℃的升温速率均匀地加热保存组织,远远快过现有的加热方法。这些纳米颗粒在加热完成后能被成功冲洗掉。

        将能够均匀分布在防冻剂中的纳米颗粒转化为小型加热器是个巧妙的做法,既保证了加热的均匀性,同时大大提高了加热速度。下一步,我们期待研究人员能够在此基础上克服生物器官的复杂性,在大型生物器官身上成功实现相同的加热效果。

        不难设想,超低温器官保存如果能够顺利实现,捐赠器官就可以保存更长时间。即使不能及时移植,器官也可以保存在器官银行中,在患者需要的时候进行加热唤醒。这不仅能够挽救终末期器官衰竭的患者的生命,还能极大缓解器官移植供需矛盾。

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