学者研发冷冻器官回温,称十年内能有"器官银行"

2017-03-04 08:30:00 澎湃新闻网 分享
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  澎湃新闻记者 王盈颖 实习生 孙乐颖

  把器官保存在低于零下160摄氏度的环境中——我们已经知道如何低温保存器官。但冷冻后的器官如何恢复到常温?怎么降低器官回温后带来的损伤?

  美国明尼苏达大学研究团队的一项最新研究正在破解这些难题。他们利用磁性纳米粒子会在电磁场中释放热量这一原理,快速回温冷冻身体组织,规避了传统回温过程中对器官的伤害。当地时间3月1日,这一研究成果刊登在美国《科学·转化医学》杂志上。

  研究人员乐观地表示,在10年内,通过这项技术,把器官完整地、长时间地存放在“器官银行”成为可能。

  他们具体是怎么做的呢?

  首先,研究人员为人体组织注入了一种特殊的以二氧化硅包裹的氧化铁纳米颗粒。接着,他们将这种注入纳米颗粒的组织暴露在磁场中。你可以把纳米颗粒想象成一种天线,一旦它们接收到来自磁场的“信号”,就开始活跃起来,快速产生热量,加快器官回温进程。此外,纳米颗粒也能在回温后冲洗干净。

  一直以来,器官低温冷冻技术是为了给组织和器官修复提供可能。但器官冷冻之后的回温环节仍然面临着两项关键的技术障碍——

  第一,器官冷冻的过程是不稳定的,因此容易出现器官组织受热不均的情况。冷冻的器官十分脆弱,在受热回温的过程中容易破裂,但如果器官的一部分比另一部分升温更快,那就将产生更大的风险。

  第二,器官冷冻会产生一些细小的冰晶。虽然这些小冰晶在冷冻时不会对器官造成伤害,但哈佛大学生物工程学教授梅米特·唐纳(Mehmet Toner)将他们形容为“随时爆炸的原子弹”。当为器官回温时,这些小冰晶就会变大,然后伤害细胞和器官。

  明尼苏达大学的实验团队此次克服了这两大障碍。以相同的速率,研究人员成功回温了器官的所有部分,也就是说组织受损的可能性降低了。并且,由于回温进程加快(比之前的回温技术快10至100倍),在冰晶增大到无法控制之前,器官已经完成回温。通过这样的方式,研究人员成功回温了加入磁性纳米粒子的50毫升组织和液体。

  虽然研究者目前还未真正意义上尝试回温器官,但鉴于此前研究者只能回温1毫升组织,对50毫升组织进行回温依然是具有飞跃性的一步。

  接下来,团队的目标是在器官上应用这项技术。当然,这会循序渐进,先用老鼠和兔子的心脏,接着是猪的器官,最终试验人类器官。

  但在此项技术为人类服务之前,还有很长的路要走。例如,肾脏的体积大约为450至500毫升,这意味着这项技术更可能首先应用于心脏瓣膜,而非整个器官。

  这篇论文的通讯作者约翰·比斯科夫(John C. Bischof)也认同仍有大量工作尚未完成,比如还需要进一步探究,如何可以使得这些纳米粒均匀地安放在整个器官内。

  一些未参与此项实验的专家也对这能不能应用于人类器官产生了质疑。

  来自美国匹兹堡大学医学中心的器官移植外科医生保罗·方特斯(Paulo Fontes)表示,他对实验结果很感兴趣,但他同时提到,虽然组织可以成功地在实验室中回暖,可这并不意味着在进行动物移植实验后,组织的功能依然运作良好。方特斯认为,研究者没有说明细胞内部的演变过程,也没有说明细胞是不是保存完好,或是细胞的线粒体是不是完好。

  美国器官分配联合网络的首席医疗官大卫·克拉森(David Klassen)表示,此类实验结果应用于临床实验所需要的时间远比人们以为的久。

  “随着人口老龄化加剧,器官移植的需求正变得日益严峻。我们还有很长的路要走,此项技术掀开了器官回温技术的一角。”哈佛大学生物工程学教授梅米特·唐纳说。

责编:李文瑶