冷冻一年的猪肾成功复温并恢复功能
据麻省理工科技评论报道,明尼苏达大学等团队首次将冷却至-150℃并冷冻数月(其中一例超过一年)的猪肾脏成功复温,经机器测试和移植后恢复颜色并产生尿液,显示器官重新工作;研究仍为预印本,尚未证明长期存活,但被同行视为器官冷冻保存领域的重要里程碑。
驱动中国10月18日消息,据麻省理工科技评论报道,科学家首次将冷却至-150℃并冷冻数月的猪肾脏成功复温,并证明其重新具备基本功能。这些肾脏大小与人类肾脏相近,在低温下被置于类似玻璃的状态,其中一例保存时间超过一年。复温后,研究人员先对器官进行机器测试,再将其移植入猪体内,肾脏恢复颜色并开始产生尿液,这是判断器官仍在工作的关键标志。
该研究由明尼苏达大学移植外科医生、共同负责人埃里克·芬格(Erik Finger)等人主导。芬格表示,十年前他并不认为这一方案真正可行;在完成最后一例移植后,他走出手术室并判断这是一件大事。相关成果已发布在预印本平台 bioRxiv 上,目前尚未通过同行评审。研究人员也强调,复温后的肾脏仍不完美,团队尚未证明这些器官能够长期维持生命。
尽管仍处早期阶段,这一结果被领域内多位未参与研究的学者视为里程碑。冷冻生物学家、致力于改善冷冻保存研究资金的公司 Kyros Kairos 联合创始人彼得·基尔布莱德(Peter Kilbride)称,终于有人在一个器官上完成这一验证,多年来的尝试与失败在此刻出现突破。哈佛医学院生物医学工程师、外科教授库尔库特·乌伊贡(Korkut Uygun)则表示,这项工作有望让器官实现真正长期储备,对移植医学而言具有革命性意义。
器官冷冻保存之所以重要,源于移植医学长期面临的供需与时间压力。报道提到,仅美国每年就有数万例器官移植手术,过去25年这类手术被认为挽救了200万年寿命。但器官短缺仍是核心难题。即便出现可用器官,也必须在约24至36小时内送达合适受体,这是当前人类器官保存的极限时间。对受体而言,移植后通常需要终身服用免疫抑制药物,以降低身体排斥新器官的风险,但这类药物会带来副作用,并增加感染和癌症风险。
如果器官能够被长期保存,上述难题有望得到缓解。医生将有更多时间完成供体与受体的匹配,也可能通过提前准备受体及其免疫系统来降低排斥风险。芬格将这种变化概括为:在真正的器官银行体系中,不再是患者等待器官,而是器官等待患者。目前,科学家已经可以通过玻璃化技术将细胞冷却至超低温,使其进入类似玻璃的状态,这一方法已用于保存卵子、精子和胚胎。
但将完整器官进行玻璃化保存要困难得多。报道指出,冷冻保护剂可以像防冻液一样抑制损伤性冰晶形成,但许多冷冻保护剂具有较强毒性;同时,大型组织既要被快速、均匀地冷却,也要在复温阶段从外到内均匀升温,否则容易受损。为应对这一挑战,芬格与明尼苏达大学生物工程师约翰·比肖夫(John Bischof)及其团队提出了一种复温方案。
该方案是在器官装载冷冻保护剂后,向其注入氧化铁纳米颗粒。这些纳米颗粒本身并不作用于细胞,但在需要复温时,可以通过电磁场被激活。当射频场在两种状态之间切换时,纳米颗粒随之翻转并重新排列,从而在器官内部释放热量,推动整体复温。报道认为,这一思路为未来实现人类器官长期储备提供了新的技术路径,但研究仍需进一步验证安全性、有效性与长期存活能力。