2018年，美国有超过1000人在等待肝移植时去世，部分原因是标准保存方法只能让捐赠者的肝脏在体外存活约24小时。但现在，医学工程领域的一项壮举是，科学家们开发出一种机器，可以让肝脏功能保持一周或更长时间。该技术尚未用于人体移植，但代表了器官保存领域的飞跃。
许多捐赠者的肝脏不符合移植标准，因为它们太老、脂肪过多或已损坏（例如，由于心脏骤停）。研究人员表示，这种新设备可以让肝脏存活足够长的时间来自我修复——它们在体内可以在一定程度上做到这一点——并让医生有时间更好地评估器官的状况。“我们决定[研究肝脏]一周，因为这是接受部分器官切除的患者肝脏再生所需的时长，”苏黎世大学医院外科和移植科主任、描述这项研究的论文的资深作者皮埃尔-阿兰·克拉维恩说。他说，这种保存技术尤其可以使一些肝癌患者受益，他们可以将自身肝脏的非癌变部分保存下来，以备日后重新移植，从而规避与组织排斥相关的问题。
保存捐赠者肝脏的标准方法是用冷溶液冲洗，然后放在冰上，它们可以在冰上保持12到18小时的活力。最近，科学家们开发出一种在不冷冻肝脏的情况下对其进行冷却的方法，可以将时间延长到27小时。但克拉维恩说，这仍然不足以让受损的肝脏自我修复。
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这种新机器通过模仿人体的主要特征来争取关键时间。该装置以精确控制的压力和氧气水平将血液泵入器官——这一过程称为灌注。糖溶液为流经肝脏的红细胞提供能量，并注射胰岛素和胰高血糖素以维持葡萄糖水平。透析装置去除废物并保持电解质平衡。放置在肝脏下方的可膨胀气球模拟呼吸期间膈肌的运动，从而防止器官因持续压力而造成组织损伤。
研究人员在使用人体肝脏之前，先使用猪肝开发和改进了他们的设备。他们成功地保存了总共八个健康的猪肝一周，并将其中三个成功移植到活猪体内，这些猪在手术后存活下来。移植后，灌注肝脏的损伤标志物水平与在移植前在冰上储存数小时的五个肝脏相当。
然后，该团队用10个人体肝脏测试了该机器，这些肝脏因器官质量差而被多家欧洲移植中心拒绝。肝脏损伤可以通过一种称为损伤相关分子模式 (DAMP) 的蛋白质的增加来衡量；在实验中的 10 个肝脏中，有 6 个在机器中一段时间后显示 DAMP 和其他损伤迹象有所减少。“我们现在可以考虑将受损的人体肝脏用于移植，而不会危及患者的生命，”克拉维恩说。他和他的同事在今年一月发表在《自然·生物技术》杂志上的文章中描述了他们的工作。
“这是一项非常出色的研究，”哈佛医学院的外科医生和生物工程师 Korkut Uygun 说，他没有参与这项新研究。“从临床角度来看，[让肝脏存活] 仅仅多几个小时就会有帮助。” Uygun 说，这项研究的最大局限性在于，只有 60% 的肝脏在机器上放置一周后仍保持稳定——如果它们是健康的肝脏，“40% 的失败率在移植领域是不可接受的。” Uygun 也不相信该机器实际上可以实现肝脏再生，而不仅仅是保存肝脏。“再生是一件困难的事情，”他说。“潜力是巨大的，但我们需要更多的时间来证明这一点。”
奥地利因斯布鲁克医科大学移植和肝胆外科主任 Stefan Schneeberger 说，新发现的意义可以用一个词概括：时间。“这是技术首次允许器官保存一周的例子。这堪称一个里程碑，”Schneeberger 说，他没有参与这项研究。他说，没有太多证据表明该机器可以改善肝脏的质量，而真正的“再生”可能还需要更长的时间——但这仍然是最终目标。
尽管结果令人鼓舞，但研究人员尚未证明保存下来的肝脏的长期功能。Schneeberger 说，下一步是在大型动物身上进行移植生存实验。如果这些实验成功，他们将使更多肝脏可用于移植到在等待名单上优先级较低的人体患者身上——克拉维恩说，这最早可能在今年发生。他补充说，将来，这种新机器理论上可以用于保存其他器官，例如心脏或肾脏。