Свиные почки пролежали в заморозке больше года и снова заработали после пересадки

Донорские органы сохраняют пригодность вне тела очень недолго. По нынешним оценкам, сердце или лёгкие нужно пересадить реципиенту в течение шести часов. Почка, самый выносливый из жизненно важных органов, остаётся пригодной для операции не дольше 36 часов.

Жёсткие сроки во многом объясняют, почему списки ожидания трансплантации огромные и постоянно растут. Хирурги и исследователи из Университета Миннесоты сообщили о результате, который может сократить эту очередь. Команда, одним из руководителей которой выступил трансплантолог Эрик Фингер, хранила свиные почки в замороженном состоянии месяцами, а в одном случае дольше года. После этого органы аккуратно разморозили, проверили и успешно пересадили подопытным свиньям.

Работа вышла на bioRxiv и пока ожидает рецензирования. Размороженные почки восстановили нормальный цвет, а свиньи-реципиенты начали выделять мочу. Оба признака указывают на возобновление кровотока и восстановление функции органа.

Фингер рассказал о работе изданию MIT Technology Review:

Десять лет назад я бы не сказал, что сильно надеялся на успех. После последней пересадки я вышел из операционной и сказал: "Это большое дело".

К нынешнему результату команда шла несколько лет, постепенно увеличивая масштаб экспериментов:

• 2023 год – успешные пересадки замороженных почек крысам, результаты опубликовал журнал Nature Communications

• 2025 год – трансплантация свиной почки, которая провела в заморозке 10 дней

• 2026 год – пересадка свиных почек после многомесячного хранения, в одном случае больше года

Метод называется витрификацией. Живую ткань пропитывают химическим криопротектором (CPA), а затем охлаждают, в данном случае до -150 °C. Ткань переходит в стеклоподобное состояние, похожее на анабиоз, без образования кристаллов льда, которые при обычной заморозке разрывают клетки.

По словам Фингера, после охлаждения до -120 °C орган может "оставаться стабильным долгое время – мы думаем, бесконечно". В медицине такой подход уже давно применяют рутинно, но в основном в репродуктологии для хранения яйцеклеток, сперматозоидов и эмбрионов.

С ростом размера объекта задача сильно усложняется. Целый орган охлаждается и нагревается неравномерно. Из-за перепадов температуры в ткани возникают напряжения и трещины, а при слишком медленном нагреве снова начинают образовываться кристаллы льда.

Чтобы решить проблему разморозки, Фингер объединился с кафедрой машиностроения университета, в том числе с биоинженером Джоном Бишофом. Исследователи разработали раствор наночастиц оксида железа и добавили его в смесь криопротекторов. Наночастицы проводят тепло и электричество, но безопасны для ткани, а после активации прогревают орган изнутри, мягко и равномерно возвращая его к комнатной температуре.

Долгосрочная цель исследователей – повторить ту же процедуру с человеческими органами. Работу частично финансирует Национальный научный фонд США, который курирует инженерный исследовательский центр ATP-Bio, занимающийся технологиями сохранения биологических систем. Центр базируется в кампусе Университета Миннесоты в Городах-близнецах.

Технический директор Palantir заявил, что ИИ-исследователи начали курить в ожидании лекарства от рака

11 болезней, которые медицина может победить в ближайшие годы – от муковисцидоза до гепатита B

Профессор Гарвардской медицинской школы и заместитель директора ATP-Bio Мехмет Тонер так прокомментировал эксперимент в пресс-релизе:

Возможность безопасно поставить биологическое время на паузу в таком сложном органе, как почка, открывает дверь к по-настоящему преобразующим изменениям в трансплантационной медицине.

При этом путь от нынешних результатов к безопасной витрификации и разморозке человеческих органов остаётся сложным. Фингер и его коллеги прямо указали на это в препринте:

Масштабирование витрификации органов до человеческих размеров смещает задачу с одного лишь повторного нагрева на комплекс взаимосвязанных проблем: охлаждение, стабильность криопротектора, транспорт CPA и биологическую токсичность.

Чем крупнее орган, тем сложнее равномерно насытить его криопротектором и охладить без повреждений. Высокие концентрации CPA, необходимые для витрификации, сами по себе токсичны для клеток, и этот баланс исследователям ещё предстоит найти.