Nature子刊:新技术可恢复过度受损无法移植的肺部
2019/05/10
一种新的技术可以恢复过度受损而无法进行移植的肺部,这可以使越来越多的终末期肺病患者受益。


图片来源:pixabay

肺移植,是不断增加的终末期肺病患者唯一救生方法。然而,由于保持供体肺活力的维持最多只有24小时,且肺部特别容易受到损伤,缺少氧气会使其组织降解,而暴露于胃酸环境又可能会腐蚀它。更令人沮丧的是,肺部无法进行自我修复。因此,在对肺部进行评估、摘取以及移植过程中,高达80%的供体肺因严重且不可逆性的损伤而失败,仅有20%可被医学团队使用。

自20世纪60年代移植开始以来,临床医生和科学家直试图找到一种方法来延长肺部器官在体外的时间。除了让它保持充氧和鲜活之外,甚至还要保证有充足的时间可以让医生修复它以适合移植。然而,至今未能成功。


哥伦比亚大学Gordana Vunjak-Novakovic教授及其团队

5月7日发表在《Nature Communications》上的一篇论文或许可以改变这一现状。由哥伦比亚工程大学Gordana Vunjak-Novakovic教授和范德比尔特大学Matthew Bacchetta外科教授共同领导,哥伦比亚大学生物医学工程系Brandon Guenthart博士及其同事的共同努力下开发出一种新的方法,即交叉循环技术,可使肺部保持鲜活36小时,让医生有足够时间来恢复肺部损伤,并尝试新的干预措施,从而导致更多的供体肺的存活和更多的成功移植几率。

交叉循环技术

胃吸入,是指胃内物质进入呼吸道,导致肺上皮的严重损伤,从而成为肺不能接受移植的常见因素。同时,在此项研究之前,对肺部进行支持的方法仅仅只能维持6-8小时,而这个时间对于再生损伤肺部并改善其功能的治疗干预来说太短了。

因此,Bacchetta及其同事证明为了能够为胃吸入或胃酸损伤的肺部预支更多的时间用以移植前的修复。他们以猪为实验对象,因为猪的内脏器官大小、形状等与人类器官相近,同时也被认为是器官移植的潜在供体,并在8只猪的体内再现了胃内容物吸入性损伤,通过体外支持系统将受损肺脏与受体动物的循环系统相连,对器官进行维持。


介入交叉循环程序的设置 图片来源: https://doi.org/10.1038/s41467-019-09908-1

研究人员给受体猪配备了一个吸血管,帮助它通过肺部循环,然后再回到动物的体内。通过保持移植肺的血液循环,能够让细胞像在体内一样再生,并允许肺对治疗作出反应(例如冲洗掉腐蚀性胃液的治疗)。

实验结果发现,仅仅18个小时后,炎症已经消失,肺部开始愈合。36小时后,肺部可以移植。Bacchetta博士对此评价道:几十年来移植医学面临的问题是“我们实际上无法复制器官暴露于体内的生理环境”。然而,尝试将器官连接到功能正常的身体成为是一个好的开端。

跨学科团队合作

新的研究结果表明,通过“交叉循环技术”,胃吸入受伤的肺可以在体外保持供体肺的活力和接受者的稳定性长达36至56小时,也可以重复进行治疗干预,并显示出细胞再生和功能改善的证据。让人值得惊喜的是,在该平台上再生的肺符合所有移植标准。

对于这项研究的成功,Vunjak-Novakovic教授兴奋地表示:“即使在五年前,这种复杂的项目也无法实现,如果没有我们的跨学科团队合作,这仍然是不可能实现的。”Bacchetta教授也同样感慨道:“我们很幸运能够组建一支高素质跨学科的生物工程师、外科医生、肺病学家和病理学家团队,他们为体外的供肺设计了持久的生理支持系统,以及实现和监测肺部康复的新技术。”

尽管成果是振奋人心的,但研究人员表示,目前还需开展进一步研究,以确定肺移植后的功能肺活量和该方法的安全性。由于人体器官移植必须接受免疫抑制治疗,未来还应对免疫抑制对肺恢复的影响展开进一步评估,以此才能用于缓解医疗界可供移植器官短缺问题。

参考文献:

[1] Regeneration of severely damaged lungs using an interventional cross-circulation platform

[2] Damaged lungs regenerated in study

[3] Only 1 in 5 donated lungs can actually save lives. These pigs could change the odds.

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