8月3日深夜,賽斯坦等人在《自然》雜志上撰文描述了一種名為OrganEx的系統(tǒng),該系統(tǒng)使氧氣能夠在豬的全身進行再循環(huán),從而在心臟驟停一小時后,能成功保存細胞和器官的功能和活性。
值得一提的是,因OrganEx技術(shù)扭轉(zhuǎn)了細胞和器官長時間缺血的有害影響,器官移植領(lǐng)域的一大難題——移植器官的保存,從而也可能會從中受益。器官移植會有新的突破嗎?OrganEx能否擺脫倫理的枷鎖真正造福人類?
恢復(fù)豬全身細胞和重要器官的功能
如果沒有氧氣,哺乳動物的細胞會很快地死亡。但矛盾的地方在于,給被剝奪氧氣的細胞恢復(fù)氧氣也會導(dǎo)致壓力和損傷——這種現(xiàn)象被科學家稱為再灌注或再氧合損傷。
為了解決這個問題,科學家在再灌注技術(shù)領(lǐng)域奮斗了多年。近日,耶魯大學的賽斯坦團隊根據(jù)三年前的BrainEX系統(tǒng)升級打造出了OrganEX系統(tǒng),對心臟驟停的豬再次動了手,這一次他們試圖“復(fù)活”豬全身的重要器官。
在這個研究中,研究人員優(yōu)化了再灌注所需的灌注液,改變了其中所含的冷凍保護劑和抗生素等。研究人員將OrganEx與一種更傳統(tǒng)的心肺替代裝置ECMO進行了功能上的比較,ECMO是一種體外膜氧合系統(tǒng),能將豬自身的血液攜帶上新鮮的氧氣再泵入體內(nèi)。
他們讓豬心臟驟停,并在豬死亡后將它們放置了一小時,然后對他們進行了六個小時的全身再循環(huán)和再氧合。
研究人員通過這項研究發(fā)現(xiàn),OrganEx表現(xiàn)出能保存組織完整性、減少細胞死亡、并恢復(fù)多個重要器官(如心臟、腦、肝臟和腎臟)中特定的分子和細胞過程,這個方法或有望增加移植器官的可用性,是一個非常有前景的突破。
他們曾“復(fù)活”過一顆死去的豬腦
在進行當前研究之前,賽斯坦的小組曾開發(fā)了一種名為BrainEx的技術(shù),可以在長達6小時的缺氧后恢復(fù)豬腦細胞中某種程度的代謝活動,讓豬腦“復(fù)活”。
“復(fù)活豬腦”這個神奇構(gòu)想是怎么來的?
這個構(gòu)想來源于20世紀初,科學家試圖通過實驗讓大腦在心臟停止跳動之后還能繼續(xù)保持活動,但這件事實施起來比較困難。
賽斯坦有個大膽的想法——他想要弄清在生命體死亡數(shù)小時之后,還能夠讓整個大腦“復(fù)活”嗎?于是他帶領(lǐng)著團隊的小伙伴,到實驗室附近的一家屠宰場購買了32頭豬的豬頭用來做實驗。
在豬死后四小時,豬頭被送進了實驗室,研究人員開始用BrainEx系統(tǒng)進行灌注,向豬的大腦靜脈和動脈中注入冷凍保護性灌注液,這個系統(tǒng)能向腦細胞輸送營養(yǎng)和氧氣來模擬血液的流動。
在持續(xù)灌注6個小時后,豬的大腦皮層細胞死亡數(shù)目與對照組相比減少了,細胞仍可以發(fā)揮一些功能,某種程度上讓豬“起死回生”了。
而完成了這一系列實驗的賽斯坦并沒有停下研究的腳步,三年后的今天又成功“復(fù)活”了豬體內(nèi)的部分器官和細胞功能。