科学家在猪死后一小时复活了猪的细胞,这是一个潜在的器官移植突破

该技术有朝一日可以用于人体器官。

科学家们使用一种名为 OrganEx 的系统来恢复死猪的细胞功能。 (图片来源:凯瑟琳瀑布商业通过 Getty Images)
科学家们使用一种名为 OrganEx 的系统来恢复死猪的细胞功能。 (图片来源:凯瑟琳瀑布商业通过 Getty Images)

猪已经死了一个小时,但它们的心脏、大脑和肝脏的细胞还在跳动。

多亏了一个名为 OrganEx 的新系统,科学家们现在可以通过将动物连接到一个由泵、过滤器和流动液体组成的系统来保持最近死去的猪的垂死器官存活。 该程序不会恢复动物的大脑功能或将猪从遥远的地方拉回来; 相反,它确保动物重要器官中的某些细胞功能继续运行。

科学家在周三(8 月 3 日)发表在《自然》杂志上的一项新研究中报告说,该系统将来可能用于帮助保存和恢复用于移植手术的捐赠人体器官。 这一过程可以通过逆转捐赠器官中缺血的影响——器官因血流和氧气供应不足而受到损害——来扩大可移植器官的数量。

荷兰格罗宁根大学外科学系教授罗伯特·波特博士(Robert Porte)博士没有参与其中 在研究中,在该作品的随附评论中写道。

但是,该技术不会很快应用于活人或捐赠的器官。

耶鲁大学生物伦理学跨学科中心主任、该研究的合著者斯蒂芬莱瑟姆在周二(8 月 2 日)的新闻发布会上对记者说:“这距离用于人类还很遥远。” 猪的概念验证实验表明,OrganEx 系统可以在血液停止流向这些器官后恢复某些器官的某些细胞功能,但恢复的程度因器官而异。

“我们需要更详细地研究缺血性损伤在不同种类器官中的恢复程度,然后我们才能接近在一个遭受缺氧损伤的人身上尝试这样的实验, “这意味着器官因缺氧而受损,莱瑟姆说。

耶鲁大学医学院神经科学副研究员、该研究的共同第一作者 David Andrijevic 博士说,该团队计划“甚至在考虑将这项技术转化为人类之前”在更多的动物研究中研究 OrganEx 在简报会上。

OrganEx 的工作原理

这项新研究建立在 2019 年发表在《自然》杂志上的一项先前研究的基础上,其中研究人员使用同一系统的较小版本来恢复猪大脑中的一些细胞和代谢活动。在粮食生产过程中被斩首。

这个名为 BrainEx 的较小系统通过大脑血管泵送充满 Hemopure 的液体——一种合成形式的蛋白质血红蛋白,在红细胞中携带氧气。该液体还含有旨在防止血栓形成和细胞通过称为“细胞凋亡”的过程自我毁灭的化合物。将这种液体泵入大脑可以防止器官肿胀,就像死后通常会发生的那样,并允许某些细胞功能在断头后持续长达四个小时。 (重要的是,经过治疗的大脑没有产生任何与正常大脑功能或“残余意识”相关的电信号,作者证实。)

耶鲁大学医学院神经科学副研究员、该研究的共同第一作者 Zvonimir Vrselja 博士说:“细胞实际上并没有我们想象的那么快死亡,这基本上开启了干预的可能性。”研究,在周二的新闻发布会上说。换句话说,如果科学家们能够尽快介入,他们可以从某种厄运中拯救一些细胞。

在他们最新的工作中,该团队基本上扩大了他们的 BrainEx 系统,以一次灌注整个猪体。

扩大后的系统使用类似于心肺机的设备,通过将血液和氧气泵入全身,在手术过程中接管心脏和肺的作用。该团队使用该设备将猪血和改良版的合成细胞保存液泵入死去的猪的身体。他们的合成溶液含有 13 种化合物,旨在抑制炎症、阻止血凝块形成、防止细胞死亡和纠正缺血发作时出现的电解质失衡。

为了测试OrganEx,该团队在麻醉猪中诱导心脏骤停,然后在一小时后将动物连接到设备上。他们将接受 OrganEx 治疗的猪与接受体外膜氧合系统 (ECMO) 治疗的猪进行了比较,后者仅将含氧血液泵入动物体内。

6 小时后,研究小组发现 ECMO 无法为所有动物的器官充分灌注血液,并且许多血管已经塌陷,就像它们通常在死后一样; ECMO治疗的动物也表现出广泛的出血和组织肿胀迹象。相比之下,OrganEx 降低了细胞死亡的程度,并改善了全身组织的保存。

更重要的是,经过 OrganEx 处理的猪在大脑、心脏、肺、肝脏、肾脏和胰腺中显示出细胞修复的迹象,并且这些重要器官在六小时的实验中保留了某些细胞和代谢功能。尤其是心脏,出现了电活动的迹象,并且能够收缩。对猪的心脏、肾脏和肝脏的进一步检查还显示,参与细胞修复的特定基因在器官中已被激活,而在接受 ECMO 治疗的猪中则没有。

耶鲁大学医学院神经科学教授、该研究的资深作者 Nenad Sestan 博士说:“这告诉我们,即使在死亡一小时后,细胞的死亡也可以停止,并且它们在多个重要器官中的功能可以恢复。” ,在发布会上说。

结果暗示,有朝一日,OrganEx 或该系统的组件可用于治疗缺血和保存移植器官,特别是在“循环死亡后捐赠”的情况下,其中捐赠的器官已被剥夺血液Porte 在他的评论中写道,在移植前流通了一段时间。但同样,在系统可以应用于任何一种环境之前,还需要进行更多的研究。

在后续工作中,研究团队希望更好地了解 OrganEx 如何、在何处以及在多大程度上恢复不同动物器官的细胞功能。此外,他们还需要评估他们的合成溶液是否需要以及如何适应人体组织。莱瑟姆在简报会上说,在考虑在活人身上使用该系统之前,必须解决伦理和实际问题。

“你必须想一想,‘如果一个人因缺血而受到严重损伤,而你给他们灌输液来逆转部分但不是全部的损伤,他们会恢复到什么状态?’”他说. “我认为抢救器官和维护移植器官是一个更接近、更现实的临床目标,可以基于这项研究。”

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