延长移植肝脏体外保存时间的“超级冷冻法”

最近，研究人员开发出一种新的超级冷冻技术，可增加人体器官在体外存活的时间。这项研究是在大鼠中进行的，如果能成功应用于人类，它将使供体器官能够进行全球性分配，挽救更多的生命。相关研究结果发表在2014年6月29日《自然医学》（Nature Medicine）。

　　

生物通报道：最近，研究人员开发出一种新的超级冷冻技术，可增加人体器官在体外存活的时间。这项研究是在大鼠中进行的，如果能成功应用于人类，它将使供体器官能够进行全球性分配，挽救更多的生命。

该研究是由美国国立卫生研究院国家生物医学成像和生物工程研究所（NIBIB）和国家糖尿病、消化和肾脏疾病研究所（NIDDK）资助支持。

60年前，第一例人全器官移植——活体肾脏移植，改变了医疗界的局面。自那时以来，皮肤、肾脏、心脏、肺、角膜和肝脏等器官的移植已经变得司空见惯，但是由于供体器官的短缺，仅在美国就有超过120,000的患者仍然在等待器官的移植。

目前的技术，采用低温结合威斯康星麦迪逊大学1983年开发的一种化学溶液，可在体外保存肝脏最长24小时。该解决方案有助于在运输途中维持肝脏组织鲜活。这有助于增加成功肝脏移植的数量，而且，延长肝脏体外保存的时间，能提供许多的益处。可让研究人员有更多的时间准备手术，缓解器官捐赠医院网点的物流，减少把器官即刻送到目的地的紧迫性，并扩大捐赠地区，允许洲际和大陆间进行器官的移植，从而增加患者找到更好匹配器官的机会，同时显著降低了成本。

人体器官难以长期保存，主要是因为在华氏-320.8度的条件下，器官会发生广泛的组织损伤。虽然可成功保存单细胞和简单组织，但是在保存整个器官时这个问题会加剧，因为多种细胞类型和其他结构对冷冻的反应有所不同。为了解决这些问题，马萨诸塞州总医院（MGH）医学工程中心研究人员Martin Yarmush博士和Korkut Uygun博士，开发出一种“四步保存技术”，使大鼠肝脏在移植前的体外保存时间增加了两倍。

研究人员在2014年6月29日《自然医学》（Nature Medicine）发表的研究中描述了这个过程。第一步是使用机器灌注——在体外将氧气和营养物质传递到生物组织毛细血管的一种方法，来过度冷却肝脏组织，而不会引起细胞的不可逆性损伤。为了做到这一点，MGH小组将3-OMG（3-O-甲基-葡萄糖，一种无毒的复合改性葡萄糖溶液）添加到灌注到肝脏的溶液中。3-OMG被吸收，因为它不能被细胞代谢，积累在肝细胞中，因此充当抵抗寒冷的保护剂。该研究小组还通过添加PEG-35kD（聚乙二醇）到溶液中，来专门保护细胞膜。乙二醇是防冻剂的活性成分，它通过降低溶液的冰点而起作用。

然后，将肝脏缓慢冷却到冰点以下，到华氏21度，而不会诱导冷冻——从而超级冷冻器官用于保存。器官存放几天后，研究人员再次使用机器灌注来复温器官，同时也提供氧气和其他营养物质，为移植手术准备好器官。

利用这种新技术，研究人员能够在华氏21度下保存超级冷冻的大鼠肝脏长达三天（72小时）和四天（96小时）。将超级冷冻3天的肝脏移植到大鼠体内后，大鼠存活了3个月，但是利用目前现有方法保存的肝脏移植大鼠后，却无一存活。超级冷冻保存4天的肝脏移植到动物体内后，存活率为58%。为了探究这种方法的所有步骤是否都是必要的，研究人员进行了检测，他们发现，如果淘汰PEG-35kD或3-OMG的补充成分，没有一只大鼠会存活一个星期。如果他们不使用机器灌注或超级冷冻，在移植后一个小时之内动物就会死亡。

NIBIB组织工程和再生医学研究项目负责人Rosemarie Hunziker博士称：“下一步我们将在更大动物中开展类似的研究。通过重新组合和优化现有的技术，我们在小型动物中取得了令人兴奋的结果。”

在应用于人类之前，该过程必须经过广泛的测试和完善。该技术是第一种方法，能够在肝脏保存三天后具有成功的移植存活率，而且四天的存储也有成功移植的潜力，这对未来的肝脏移植具有广泛的影响。

Hunziker指出：“我们能保存供体器官的时间越长，患者就越有可能找到更好的匹配器官，医生和患者就有更多的时间准备手术。在提高移植手术器官保存的实践中，这是极为重要的一步。”

（生物通：王英）

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