Исследователи разработали новую технику переохлаждения, чтобы увеличить время, в течение которого человеческие органы могут оставаться жизнеспособными вне тела. Это исследование проводилось на крысах, и если оно будет успешным на людях, оно позволит распределить донорские органы по всему миру, спасая больше жизней.
Исследование поддерживается Национальным институтом биомедицинской визуализации и биоинженерии (NIBIB) и Национальным институтом диабета, болезней органов пищеварения и почек (NIDDK), которые входят в состав Национальных институтов здравоохранения.
Первая пересадка всего органа человека 60 лет назад – пересадка живой почки – изменила ландшафт медицинского мира. С тех пор пересадка кожи, почек, сердца, легких, роговицы и печени стала обычным явлением, но только в Соединенных Штатах из-за нехватки донорских органов более 120000 пациентов все еще находятся в списках ожидания для трансплантации органов.
Современные технологии могут сохранять печень вне тела в течение максимум 24 часов с использованием комбинации низких температур и химического раствора, разработанного учеными из Университета Висконсин-Мэдисон в 1983 году. Раствор помогает предохранить ткань печени от отмирания при транспортировке к месту назначения. Это помогло увеличить количество успешных трансплантаций печени, но еще большее увеличение времени, в течение которого печень может выжить вне организма, принесло бы много преимуществ. Это даст больше времени на подготовку пациента и упростит логистику в донорской больнице, снизит срочность доставки органа к месту назначения и расширит зону донорства, чтобы сделать возможным трансконтинентальную и межконтинентальную трансплантацию, что повысит шансы пациентов найти лучшее соответствие при одновременном значительном сокращении затрат.
Трудности с долгосрочным сохранением человеческих органов в основном связаны с обширным повреждением тканей, которое происходит при криоконсервации органов, замораживании при температуре -320 ° С.8 градусов по Фаренгейту. Успешно для отдельных клеток и простых тканей, проблема усугубляется для целых органов из-за множества типов клеток и других структур, которые по-разному реагируют на холод. Для борьбы с этими проблемами Мартин Ярмуш, М.D., Ph.D., и Коркут Уйгун, к.D., Исследователи из Центра инженерных наук в медицине при Массачусетской больнице общего профиля (MGH), Бостон, разработали четырехступенчатую технику консервации, которая утроила время, в течение которого печень крысы может храниться до трансплантации.
В онлайн-выпуске журнала Nature Medicine от 29 июня исследователи описывают свой процесс. Первым шагом является использование машинной перфузии – способа доставки кислорода и питательных веществ к капиллярам в биологических тканях вне тела – для переохлаждения ткани печени без необратимого повреждения клеток. Для этого команда MGH добавила 3-OMG (3-O-метил-D-глюкозу), нетоксичное модифицированное соединение глюкозы, в раствор, доставляемый в печень. 3-OMG усваивается и, поскольку он не может метаболизироваться клетками, накапливается в гепатоцитах (клетках печени), действуя как защитное средство от холода. Команда также модифицировала раствор, добавив PEG-35kD (полиэтиленгликоль) для специфической защиты клеточных мембран. Этиленгликоль – активный ингредиент антифриза, который снижает температуру замерзания раствора.
Затем печень медленно охлаждали ниже точки замерзания, до 21 градуса по Фаренгейту, не вызывая замерзания, тем самым переохлаждая орган для сохранения. После хранения органов в течение нескольких дней исследователи снова использовали машинную перфузию для повторного нагрева органа, а также доставки кислорода и других питательных веществ для подготовки органа к трансплантации.
Используя эту новую технику, исследователи смогли хранить переохлажденную печень крыс в течение трех дней (72 часа) и четырех дней (96 часов) при 21 градусе Фаренгейта. Все крысы, у которых переохлажденная печень хранилась в течение трех дней, выжили три месяца, но ни одна из крыс, перенесших трансплантаты с использованием существующих методов, не выжила. Выживаемость животных, которым хранилась печень в течение четырех дней, составила 58 процентов. При тестировании, чтобы увидеть, были ли все шаги в их методе важны, исследователи обнаружили, что если бы они исключили дополнительные компоненты PEG-35kD или 3-OMG, ни одна из крыс не выжила даже в течение недели. Если они не использовали машинную перфузию или переохлаждение, смерть наступала в течение часа после трансплантации.
"Следующим шагом будет проведение подобных исследований на более крупных животных," сказала Розмари Ханзикер, доктор философии.D., программный директор отдела тканевой инженерии и регенеративной медицины в NIBIB. "Приятно видеть такое достижение у мелких животных за счет рекомбинации и оптимизации существующих технологий. Главное здесь то, что использование всех этих подходов одновременно привело к успеху. Промежуточные меры не помогли. Такая демонстрация силы отражает очень глубокое понимание этой командой сложных процессов, которые здесь работают, и того, как они соотносятся одновременно друг с другом."
Процесс должен пройти всестороннее тестирование и доработку, прежде чем его можно будет рассматривать для использования на людях. Но достижение этого метода в том, что он является первым методом, обеспечивающим успешную выживаемость после трехдневного хранения печени и возможного четырехдневного хранения, имеет широкие последствия для будущего трансплантации печени.
"Чем дольше мы сможем хранить пожертвованные органы, тем больше шансов, что пациент найдет наилучшее возможное соответствие, и как врачи, так и пациенты будут полностью готовы к операции," сказал Ханзикер. "Это критически важный шаг в развитии практики хранения органов для трансплантации."