科學(xué)研究：器官保存的一次飛躍

2018年，超過1000名美國(guó)人在等待肝臟移植的過程中死去。之所以會(huì)出現(xiàn)這樣的問題，部分原因在于標(biāo)準(zhǔn)的體外保存方法只能讓肝臟存活24個(gè)小時(shí)?，F(xiàn)在，科學(xué)家研制出了一種新設(shè)備，使肝臟在體外存活的時(shí)間延長(zhǎng)至一周以上。雖然這項(xiàng)技術(shù)還沒有直接用于人體器官移植，但它代表了器官保存領(lǐng)域的一次飛躍。

此前，有許多供體肝臟都不符合移植的標(biāo)準(zhǔn)，比如機(jī)能衰退、脂肪含量太高或者由于心臟驟停等原因受損。研究人員表示，這種新設(shè)備不僅可以長(zhǎng)時(shí)間保存肝臟，還可以讓肝臟利用在體外存活的時(shí)間自我修復(fù)（某種程度上類似于肝臟在體內(nèi)的自我修復(fù)），讓醫(yī)生有更充裕的時(shí)間來評(píng)估這些器官的狀況。

皮埃爾-阿蘭·克拉維恩（Pierre-Alain Clavien）是蘇黎世大學(xué)醫(yī)院移植外科主任，也是這項(xiàng)研究的通訊作者。他表示，對(duì)摘除了部分肝臟的病人來說，“我們決定把這一時(shí)間設(shè)定為一周，因?yàn)檫@正是肝臟再生所需要的時(shí)間。”他說，對(duì)于肝癌患者來說，這種全新的保存技術(shù)非常有優(yōu)勢(shì)，患者或許能保留自己還沒有被癌細(xì)胞侵襲的部分肝臟，以便日后重新植入，避免發(fā)生排斥現(xiàn)象。

保存供體肝臟的標(biāo)準(zhǔn)方法需要先用低溫溶液沖洗，再將肝臟放置在冰上。這種方法可以讓肝臟存活12~18小時(shí)。不久前，科學(xué)家又發(fā)明了一種不需冷凍即可低溫保存肝臟的方法，可以將保存時(shí)間延長(zhǎng)至27小時(shí)。克拉維恩表示，這樣的時(shí)長(zhǎng)仍然不足以讓受損的肝臟完成自我修復(fù)。

克拉維恩開發(fā)的全新設(shè)備可以通過模擬人體的關(guān)鍵特性，為肝臟贏得寶貴的時(shí)間。它可以精準(zhǔn)地控制肝臟所處的壓力環(huán)境和氧氣水平，并將血液泵入肝臟（這個(gè)過程被稱為灌注）。血液中的糖份可以為肝臟的紅細(xì)胞提供能量，調(diào)配好的胰島素和胰高血糖素也可以維持血糖水平。另外，還有透析設(shè)備負(fù)責(zé)清除血液中的廢物，維持電解質(zhì)平衡。放置在肝臟下方的充氣氣球可以模仿人體呼吸時(shí)的隔膜運(yùn)動(dòng)，防止肝臟因持續(xù)處于壓力環(huán)境而造成組織損傷。

在研究前期，研究人員使用豬的肝臟開發(fā)和調(diào)整設(shè)備參數(shù)，然后再用人類的肝臟進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。隨后，他們將8個(gè)健康的豬肝臟成功保存了一周，并將其中3個(gè)移植到了活豬體內(nèi)，手術(shù)非常成功。在移植手術(shù)后，科學(xué)家又做了另外一項(xiàng)對(duì)比實(shí)驗(yàn)。他們將剩下5個(gè)肝臟取出，并在冰上放置了幾小時(shí)。此時(shí)，它們的損傷標(biāo)志物水平仍然與經(jīng)過灌注的肝臟相差無幾。

后來，研究小組又做了一項(xiàng)新的測(cè)試，他們將10個(gè)由于質(zhì)量問題而被多個(gè)歐洲器官移植中心拒絕的人體肝臟放入這套灌注設(shè)備中。肝臟損傷程度可以通過一類名為損傷相關(guān)分子模式（damage-associated molecular patterns, DAMPs）的蛋白質(zhì)來衡量。在這次測(cè)試的10個(gè)肝臟中，其中6個(gè)的DAMPs減少，且損傷跡象也得到緩解?？死S恩說：“現(xiàn)在，我們可以考慮在不危及病人生命的情況下，使用原本可能存在一定程度損傷的肝臟進(jìn)行移植?！彼屯略凇蹲匀弧ど锛夹g(shù)》雜志上發(fā)表了相關(guān)研究。

哈佛大學(xué)醫(yī)學(xué)院的科爾庫特·維貢（Korkut Uygun，并未參與這項(xiàng)研究）是外科醫(yī)生和生物工程師，他表示：“這項(xiàng)研究工作很出色，從臨床的角度來看，哪怕是讓肝臟多存活幾個(gè)小時(shí)，都有非常重要的價(jià)值。”但是，維貢也表示，這項(xiàng)研究最大的局限性在于，設(shè)備中只有60%的肝臟能在一周后保持穩(wěn)定，維持自身的健康。維貢表示：“在器官移植界，40%的失敗率是不可接受的?！绷硗猓S貢并不相信這臺(tái)設(shè)備能在長(zhǎng)時(shí)間保存肝臟的基礎(chǔ)上，讓肝臟再生。 “器官的再生是很困難的，”他說，“盡管肝臟有驚人的再生潛力，但我們?nèi)匀恍枰嗟臅r(shí)間來證明這一點(diǎn)?！?/p>

斯蒂芬·施內(nèi)貝格爾（Stefan Schneeberger，并未參與這項(xiàng)研究）是奧地利因斯布魯克醫(yī)科大學(xué)移植和肝膽的外科主任。他認(rèn)為，這項(xiàng)進(jìn)展的意義可以用一個(gè)詞來概括：時(shí)間。施內(nèi)貝格爾說：“這是首個(gè)允許器官在體外保存一周的技術(shù)手段，是里程碑式的進(jìn)步?！彼脖硎荆瑳]有太多的證據(jù)表明這種新設(shè)備可以提高肝臟的質(zhì)量，而且這與真正的“再生”可能相去甚遠(yuǎn)。當(dāng)然，使肝臟再生仍然是終極的目標(biāo)。

雖然研究結(jié)果看起來很有希望，但是研究人員還沒有在更長(zhǎng)的時(shí)間尺度上證明，保存下來的肝臟可以維持完好的功能。施內(nèi)貝格爾表示，下一步是在大型動(dòng)物中進(jìn)行移植實(shí)驗(yàn)。如果這些實(shí)驗(yàn)?zāi)軌虺晒?，將?huì)有大量等待肝移植的病人受益于這項(xiàng)新技術(shù)。克拉維恩則表示，這項(xiàng)實(shí)驗(yàn)最早有望在今年內(nèi)實(shí)施。他補(bǔ)充說，理論上，這種新設(shè)備將來還可以用于保存心臟、腎臟或者其他器官。

撰文：塔尼婭·劉易斯（Tanya Lewis）

翻譯：施懌

文章來源：環(huán)球科學(xué)

關(guān)注【深圳科普】微信公眾號(hào)，在對(duì)話框：

回復(fù)【最新活動(dòng)】，了解近期科普活動(dòng)

回復(fù)【科普行】，了解最新深圳科普行活動(dòng)

回復(fù)【研學(xué)營(yíng)】，了解最新科普研學(xué)營(yíng)

回復(fù)【科普課堂】，了解最新科普課堂

回復(fù)【科普書籍】，了解最新科普書籍

回復(fù)【團(tuán)體定制】，了解最新團(tuán)體定制活動(dòng)

回復(fù)【科普基地】，了解深圳科普基地詳情

回復(fù)【觀鳥知識(shí)】，學(xué)習(xí)觀鳥相關(guān)科普知識(shí)

回復(fù)【博物學(xué)院】，了解更多博物學(xué)院活動(dòng)詳情