Проведена первая успешная пересадка почки у животных после длительного хранения при сверхнизких температурах.
Ученые из Миннесотского университета под руководством Джона Бишопа (John Bischof) и Эрика Фингера (Erik Finger) продемонстрировали работу технологии длительной криоконсервации органов для последующей трансплантации. Почка была заморожена, разогрета и успешно пересажена крысе. После трансплантации функция органа полностью восстановилась.
Хранение криоконсервированных органов может превратить трансплантацию в плановую процедуру, которая обеспечит доставку донорских органов пациентам, независимо от географических и временных ограничений. Предыдущие попытки криоконсервации органов потерпели неудачу в основном из-за образования льда, но многообещающей альтернативой является витрификация, или быстрое охлаждение органов до стабильного, безо льда, стеклообразного состояния. Однако повторное нагревание остекленевших органов может аналогичным образом привести к сбою из-за кристаллизации льда, если повторное нагревание происходит слишком медленно, или растрескивания от термического стресса, если повторное нагревание неравномерно.
Исследователи использовали “наноподогрев”, при котором используются переменные магнитные поля для нагрева наночастиц в сосудистой сети органа, для достижения быстрого и равномерного прогрева, после чего наночастицы удаляются путем перфузии. Они показали, что витрифицированные почки можно хранить в криогенном режиме (до 100 дней) и успешно извлекать с помощью наноподогрева, что позволяет проводить трансплантацию и восстанавливать жизнеобеспечивающую функцию почек у реципиентов, перенесших нефрэктомию, на модели самца крысы. Масштабирование этой технологии может однажды позволить использовать банк органов для улучшенной трансплантации.
Исследователи разработали специализированный процесс нанонагревания, который быстро и равномерно нагревает орган изнутри, а не только на его поверхности. Они использовали наночастицы оксида железа, диспергированные в растворе криопротектора, который промывается через кровеносные сосуды органа. Эти частицы действуют как крошечные нагреватели при активации с помощью неинвазивных электромагнитных волн.
Показаны следующие последовательные этапы процедуры наноподогрева: (1) Извлечение почки у донора; (2) Загрузка криозащитных средств (CPA) и наночастиц оксида железа (IONPs); (3) Быстрое охлаждение до стекловидного состояния; (4) Хранение при температуре -150 ° C до необходимости; (5) Быстрое и равномерное повторное прогревание в переменном электромагнитном поле радиочастоты (RF); (6) Выгрузка CPA и IONPs; и, наконец, органы готовы для (7A) оценки с помощью нормотермической аппаратной перфузии или (7B) трансплантации.
Команда исследователей провела несколько отдельных экспериментов. Почки крыс были заморожены и подвергнуты длительному хранению до 100 дней. После этого их согревали с помощью наночастиц железа, очищали от криозащитных жидкостей и пересаживали крысам. У всех пяти рецепиентов функция почки полностью восстановилась в течение 30 дней после операции без дополнительных вмешательств.
Отмечается, что при трансплантации у людей будет происходить гораздо больше вмешательств, включая поддерживающие лекарства и диализ, чтобы помочь почке в течение нескольких недель сразу после трансплантации. Ничего из этого не было сделано с крысами, тем не менее, операция прошла успешно.
В настоящее время около 20% донорских почек не используются для трансплантации из-за того, что эти органы не могут храниться на льду дольше нескольких часов и не достигают реципиентов вовремя. Создание технологии длительного хранения поможет сохранить и использовать этот ресурс. Исследователи показали, что предложенное решение может быть применено и к более крупным органам. Они планируют провести следующие эксперименты на свинье, более близком к человеку модельном организме.
Источник: nature communication 09.06.2023
