從人類心臟或肺與捐贈(zèng)者分離的那一刻起，醫(yī)生有 4-6 小時(shí)的時(shí)間將其連接到新患者的血液供應(yīng)中，以免其受到不可挽回的損壞。對(duì)于肝臟來說，窗口期是 8-12 小時(shí)，對(duì)于腎臟來說，窗口期大約是 24-36 小時(shí)。根據(jù)世界衛(wèi)生組織的數(shù)據(jù)，超過 60% 的捐贈(zèng)心臟和肺未能及時(shí)到達(dá)接受者手中；只有不到 10% 需要器官移植的人真正得到了移植。

因此，科學(xué)家們希望***終能夠建立冷凍保存的組織庫，例如皮膚、整個(gè)器官，甚至四肢，從而緩解短缺問題，并讓醫(yī)生有時(shí)間更好地為受試者移植做好準(zhǔn)備。

來自明尼蘇達(dá)大學(xué)的研究人員報(bào)告稱，他們使用突破性的復(fù)溫技術(shù)成功地將玻璃化和復(fù)溫的腎臟移植到大鼠體內(nèi)，并在移植 30 天內(nèi)恢復(fù)了完整的腎功能，且腎臟在低溫下持續(xù)保存長(zhǎng)達(dá) 100 天。

相關(guān)論文以題為“Vitrification and nanowarming enable long-term organ cryopreservation and life-sustaining kidney transplantation in a rat model”發(fā)表在 Nature Communications 期刊。

01“納米復(fù)溫”實(shí)現(xiàn) 90s 內(nèi)解凍腎臟

現(xiàn)階段能在遠(yuǎn)低于零攝氏度下長(zhǎng)時(shí)間儲(chǔ)存并復(fù)活的***大生物體是人類胚胎。低溫生物學(xué)家 Greg Fahy 曾表示，如果用當(dāng)今的技術(shù)對(duì)整個(gè)人進(jìn)行嘗試，結(jié)果將是一具充滿有毒化學(xué)物質(zhì)的無生命尸體。

Fahy 于 1985 年就在 Nature 發(fā)文，揭示了一種可以使小鼠胚胎在 -198℃ 下保存的化學(xué)過程，稱為“玻璃化冷凍”。這是一種使用更高濃度的冷凍保護(hù)劑（CPA）和更快的冷卻速度的方法，通過在冷卻過程中形成玻璃態(tài)來完全避免結(jié)晶，現(xiàn)常被用于卵子和胚胎冷凍。

該技術(shù)解決了冷凍過程中的主要障礙：冰。當(dāng)水結(jié)冰時(shí)，它會(huì)對(duì)組織內(nèi)部造成嚴(yán)重破壞，水分子從緊密堆積的無定形流體轉(zhuǎn)變?yōu)閯傂跃Ц?，冰晶?huì)像刀子一樣撕裂細(xì)胞。而冷凍保護(hù)劑（CPA）可以稀釋粘性液體中的水分子，從而阻止冰晶的形成。

復(fù)溫過程同樣重要。如果物體升溫太慢，當(dāng)組織接近冰點(diǎn)時(shí)就會(huì)形成冰晶；如果加熱不均勻，不均勻的膨脹或收縮引起的應(yīng)力會(huì)使物體破裂。

領(lǐng)導(dǎo)此次研究的 John Bischof 是明尼蘇達(dá)大學(xué)生物醫(yī)學(xué)工程系教授，在過去幾年，他領(lǐng)導(dǎo)團(tuán)隊(duì)嘗試了從激光到導(dǎo)熱網(wǎng)的各種方法來快速、均勻加熱玻璃化組織。基于磁場(chǎng)和鐵納米顆粒相結(jié)合，研究人員開發(fā)了一種稱之為“納米復(fù)溫”（nanowarming）的技術(shù)，可以保證較大器官內(nèi)部以及整個(gè)器官均勻升溫。

具體而言，氧化鐵納米顆粒與 CPA 溶液會(huì)一起灌注到整個(gè)器官脈管系統(tǒng)中。當(dāng)腎臟需要復(fù)溫時(shí)，射頻線圈會(huì)感應(yīng)交變磁場(chǎng)，均勻加熱納米顆粒。腎臟重新升溫后，CPA 和納米顆粒會(huì)一起被沖出腎臟。此外，無論器官大小如何，毛細(xì)血管內(nèi)的灌注都可以充分均勻地輸送 CPA 和氧化鐵納米顆粒。因此，納米復(fù)溫本質(zhì)上可以擴(kuò)展到人體大小的器官以進(jìn)行臨床轉(zhuǎn)化。

▲圖 | “納米復(fù)溫”具體過程

首先，研究人員對(duì) 5 只大鼠腎臟進(jìn)行玻璃化冷凍，并轉(zhuǎn)移至-150℃ 的冰箱中保存。當(dāng)需要復(fù)溫時(shí)，使用 15kW 射頻線圈在 63kA/m 和 180kHz 條件下，90s 內(nèi)即可解凍腎臟。

然后，研究人員通過將器官連接到機(jī)器而不是移植到實(shí)際動(dòng)物體內(nèi)，測(cè)試了幾個(gè)離體復(fù)溫腎臟的功能。作為對(duì)照，他們使用了在 4°C 下冷藏 24 小時(shí)的腎臟和用不含氧化鐵納米顆粒的 CPA 溶液沖洗的腎臟，這些腎臟都沒有玻璃化，也沒有重新加熱。

在肌酐清除率（腎功能的主要標(biāo)志）方面，復(fù)溫的腎臟表現(xiàn)比新鮮的腎臟差，但與 CPA 沖洗的腎臟相當(dāng)，這表明這種非嚴(yán)重的功能喪失是由于 CPA 毒性而不是玻璃化/復(fù)溫過程所導(dǎo)致。重新加熱和 CPA 沖洗的腎臟也基本上與冷藏的腎臟一樣。所有組的尿量均接近正常。

體內(nèi)實(shí)驗(yàn)表明，經(jīng)過***初一段時(shí)間的調(diào)整后，納米加熱的腎臟在活體大鼠中的表現(xiàn)與新鮮移植物一樣好。移植后一到兩周，腎功能的所有主要標(biāo)志物均恢復(fù)正常。

生物磁珠對(duì)細(xì)胞篩選的方法已日漸成熟，原理是將包被一抗的磁珠與細(xì)胞表面對(duì)應(yīng)的分子特異性結(jié)合，或者將包被二抗的磁珠與已經(jīng)與細(xì)胞表面分子特異性結(jié)合的一抗結(jié)合。磁珠攜帶與之結(jié)合的細(xì)胞吸附與分離柱或試管上，實(shí)現(xiàn)陽性細(xì)胞或陰性細(xì)胞的分離。洛陽吉恩特生物自主研發(fā)生產(chǎn)了各類生物磁珠，可以實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。