导读:美国明尼苏达大学的科研人员已在大鼠身上实现肾脏的长期冷冻和复温,并且这些经冷冻的肾脏在移植后能够恢复完整的肾功能。……
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依靠“冷冻技术”,穿越千年,在未来苏醒,这是科幻小说中常有的情节。虽然,目前实现冷冻和复活整个生物体还很遥远,但冷冻器官的科技进展还是给人们带来不少惊喜。
近期,发表在学术期刊《自然·通讯》上的一项研究显示,美国明尼苏达大学的科研人员已在大鼠身上实现肾脏的长期冷冻和复温,并且这些经冷冻的肾脏在移植后能够恢复完整的肾功能。这是科学家首次证实哺乳动物的器官经冷冻和复温后,可以被成功移植并维持生命。这给冷冻器官提出了新的技术解决方案。
器官离体保存时间短
器官移植,是人体器官衰竭后的最后一根“救命稻草”。全世界每年进行的几十万例器官移植手术,让几十万条生命得到了延续。在中国,每年有30万人在生死边缘排队等候器官移植,其中却只有1万余人能通过器官移植获得新生。
目前,我国已经可以开展人体肝脏、肾脏、心脏、肺脏、胰腺、小肠等6种人体器官移植的手术;其中,肾移植、肝移植的手术技术都已经十分成熟。但器官移植手术并没有广泛普及,主要原因之一就是供体器官“保鲜期”太短。
“器官离体保存是器官移植手术中的必要步骤,而器官冷冻和复温是延长器官离体保存时间的关键技术,这方面的突破可能重塑目前的器官移植临床体系。”南开大学附属第一中心医院器官移植中心主治医师、南开大学移植医学研究院课题组长粘烨琦博士认为。
目前,传统的器官离体保存技术主要为低温静态冷保存,这种保存技术的“保鲜期”确实有点短。例如,心脏能够保存4小时,肝脏能够保存12小时,肾脏能够保存24小时左右;像胰脏、小肠等消化器官,由于存在残留细菌、消化酶、组织驻留性淋巴细胞等特点,保存起来难度更大,保存时间会更短。
“因此,目前的器官移植手术一般都是急诊手术,在空间和时间上较大地限制了医生对患者的救治。”粘烨琦举例,为了能让患者尽快手术,在寻找配型成功的患者时就有对地域的考量,避免因路程耗时导致器官离体保存时间延长、错过最佳手术时机,甚至失去手术机会等情况的发生。同时留给医生的术前准备和检查的时间缩短了,只能完成基础的检查与准备,可能存在术前评估不充分、术前处理不到位的风险。
为此,科研人员也一直在探索让离体器官由“短期保鲜”到“长期保存”的新技术。“离体器官‘长期保存’的技术通俗地讲,主要由‘冻’和‘化’两个环节组成。”粘烨琦解释,目前器官冷冻及复温主要包括器官冷冻剂制备、器官冷冻剂灌注、器官降温、器官持续冷冻保存、器官复温、器官灌洗等步骤。其中冷冻技术中最常用的方法被称为“玻璃化”,即使用高浓度冷冻保护剂和较快冷冻速度,防止器官的细胞在超低温环境下形成冰晶,从而避免冰晶损伤细胞最终导致器官受损。在复温的过程中,还需要掌握好速率,让器官均匀升温。
近期,低温机械灌注、常温机械灌注等技术的发展在一定程度上延长了器官的离体保存时间,为患者和医师赢得了更多的时间。但目前的技术一般也仅局限于将器官离体保存时间延长数小时到数周(数周仅限于临床前试验),因此器官离体保存仍处在“短期保鲜”的范围内。
器官冻存难度远高于细胞
近些年,随着基因和细胞技术及产品在医学上的研究、应用的快速发展,人们会经常接触到和冻存干细胞、卵子、精子以及胚胎等相关的信息。很多人不禁会问,细胞冻存这么多年后在需要的时候还能使用,而离体器官也是由细胞组成的,为什么器官就不能用相同的技术进行保存?
天津干细胞开发应用协会副会长李相国介绍,目前干细胞冻存技术是将细胞储存在深低温环境中减少细胞代谢,使细胞处于休眠状态,是实现长期储存的一种技术。具体方法是采用梯度降温法,将准备好的细胞经程控降温后转移至-196℃的液氮罐中长期保存。
“这种技术可以用于保存胚胎细胞等各种类型的细胞。”李相国表示,从理论上来讲,细胞冻存可实现永久储存。医生和患者可以随时获取冻存细胞进行治疗、研究或再生医学方面的应用。
然而,干细胞、胚胎等属于细胞冷冻及复温的范畴,如果把冷冻细胞的技术用于冷冻器官,这显然不是一个简单的量变过程,应用在整个器官大小的组织上时会面临更多的难题。