如果科学家们要完善器官的冷冻保存科学,他们不仅要成功地在低温下保护器官,还要成功地使它们从深度冷冻中恢复过来。
使用目前的复温方法,即使是小块组织在复温时也容易出现裂缝或结晶,使其失效。
然而,周三,研究人员宣布他们已经开发出一种技术,可以在不造成重大损伤的情况下复温较大的组织块,为未来的研究铺平道路,这些研究可能证明该方法是否可以用于有一天储存用于移植的器官。
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这项研究发表在《科学转化医学》杂志上,它依赖于在组织中植入纳米颗粒,当暴露在磁场中时,这些纳米颗粒会激活成为微小但强大的热量发生器。
这项研究仅仅是对概念的验证,而且这项技术在有可能复温人类器官大小的东西之前,还需要进行改进和扩大规模,而不仅仅是小样本。但这指出了科学家们面临的一个有趣的挑战:冷冻保存技术已经发展到研究人员可以将动物器官锁定到玻璃状状态的程度——问题在于如何使它们重新变暖并可用。
该研究团队由明尼苏达大学的科学家领导,他们目前正在努力改进这项技术,以观察它是否适用于更大的样本。
“我们实际上可以看到未来的道路,”克莱姆森大学的研究员、该论文的共同作者之一凯尔文·布罗克班克说。
一些未参与这项工作的专家对该方法是否会用于人体移植表示怀疑。
匹兹堡大学医学中心的移植外科医生保罗·丰特斯博士承认这项技术很有趣,但他说,仅仅因为组织在实验室中成功复温并不意味着它在移植到动物体内后会运转良好。
“他们没有详细展示细胞发生了什么,细胞是否完整,线粒体是否良好,”丰特斯说,他也在研究再生医学。“这里没有对此的功能评估。”
此外,丰特斯说,组织并没有在这种玻璃状状态中停留太久,而且它们在这些低温下停留的时间越长,就越容易受损。
其他人则认为这种方法更有潜力。
“这些方法总是比你期望的需要更长的时间才能达到临床应用,”美国器官共享联合网络的首席医疗官大卫·克拉森博士说,该网络管理着美国移植网络。“这会在明年发生吗?不会。但作为一个概念,它真的很有趣。”
该国已经存在器官短缺的问题。但即使有可用于移植的器官,一些器官也无法在变得无法使用之前及时送达匹配的受体。
克拉森说,如果以某种方式可以将没有立即找到受体的捐赠器官储存和运输,“这将彻底改变移植”。
在这项研究中,研究人员专注于使通过一种称为玻璃化的过程冷冻保存的组织恢复原状,该过程将样品转化为玻璃状状态,同时防止冰晶形成。他们在组织中加入了氧化铁纳米颗粒,当磁场触发时,这些纳米颗粒会均匀且快速地加热样品。(纳米颗粒可以在组织复温后被洗掉。)
研究人员首先进行了使人类细胞恢复原状的实验,然后进行了猪动脉和心脏瓣膜的实验。他们发现,他们能够复温高达 50 毫升体积的样品,并且与未保存的样品相比,几乎完全维持了它们的生物活性。现有的复温方法只能有效地加热几毫升体积的样品。
不过,还有很长的路要走。专家说,例如,一个肾脏的体积约为 450 到 500 毫升。这意味着这项技术更有可能首先在保存的心脏瓣膜上尝试,然后再用于整个器官,布罗克班克说。
该论文的资深作者、明尼苏达大学的约翰·比肖夫说,研究人员还需要确保纳米颗粒可以均匀地分布在整个器官中。
“如果我们部署了足够的纳米颗粒……那么你就可以开始获得你想要和需要的加热效果,”比肖夫说。
明尼苏达大学拥有两项关于加热方法的专利,该小组正在与一家名为 Tissue Testing Technologies 的公司合作,布罗克班克是该公司的执行官。