Швейцарские ученые разработали систему, которая позволяет хранить изолированную печень в течение недели. При этом печень сохраняет свои базовые функции и не разрушается. Чтобы добиться этого эффекта, исследователям пришлось аккуратно подобрать состав крови для промывания, а также имитировать работу поджелудочной железы, печени и диафрагмы. Метод проверили не только на свиных органах, но и на десяти человеческих, шесть из которых успешно перенесли процедуру. Работа опубликована в журнале Nature Biotechnology.
В области хранения изолированных органов сейчас соревнуются два подхода. Один предлагает поддерживать печень при естественной температуре тела, постоянно промывая ее раствором, аналогичным крови по свойствам и составу (этот процесс называют перфузией). Второй же основан на охлаждении до температуры около нуля градусов или ниже, что должно остановить процессы распада внутри органа и обеспечить его сохранность.
До сих пор пальма первенства была у второго подхода. Пока нормотермический метод позволяет хранить орган в среднем около 9 часов, с помощью суперохлаждения ученые недавно добились выживания печени даже через 24-40 часов. Однако этого времени все равно может не хватить для того, чтобы подготовить будущего хозяина печени к операции. Кроме того, для того, чтобы радикально охладить печень, ее приходится пропитывать криопротекторными веществами, которые теоретически могут оказать влияние на ее работу.
Поэтому группа ученых под руководством Пьера-Алена Клавьена (Pierre-Alain Clavien) из Университетской больницы Цюриха решила дать шанс первому, нормотермическому методу. В рамках проекта Liver4Life исследователи сконструировали усовершенствованную систему перфузии. К изолированному органу подходят два кровеносных сосуда: печеночная артерия (кровь в которой обогащена кислородом) и портальная вена (которая приносит вещества, поступившие в кровь в кишечнике). В обоих сосудах прибор контролирует давление, уровень насыщенности кислородом, концентрацию глюкозы и других питательных веществ, клеточный состав крови.
Прибор также имитирует активность поджелудочной железы, выделяя в искусственную кровь инсулин и глюкагон, которые должны влиять на обмен глюкозы в клетках печени. Кроме того, прибор обладает некоторыми функциями почек: кровь постоянно проходит диализ, поддерживая постоянное осмотическое давление и очищаясь от продуктов обмена. Наконец, в некотором роде прибор имитировал и диафрагму: изолированная печень двигалась так же, как она это делает в организме человека при каждом вдохе и выдохе, чем способствует кровоснабжению ткани.
Прежде чем перейти к экспериментам на людях, исследователи проверили свою систему перфузии на 70 органах свиней. Они подтвердили, что печень способна продержаться в изолированном виде около недели и при этом не теряет своих функций. В эксперименте печени запасали глюкозу в виде гликогена, выделяли желчь и не разрушались (судя по гистологическим срезам и маркерам воспаления).
Три из тестовых органов ученые подсадили обратно в организм свиней. Этические нормы позволили им пронаблюдать выживаемость печени только в течение трех часов, поскольку после этого заканчивалось действие анестезии, а эксперименты по выживаемости животных без анестезии запрещены местной организацией по защите животных. Тем не менее за три часа после операции те органы, которые хранились изолированными неделю, выделили столько же маркеров воспаления, сколько и печени краткосрочного хранения. Так ученые подтвердили, что никаких дополнительных повреждений в результате недели жизни вне тела в органах не возникло.
Наконец, исследователи смогли перейти к экспериментам на человеческих органах. Они использовали десять органов, которые были по разным причинам непригодны для трансплантации. Для них использовали ту же систему перфузии, правда, пришлось подкорректировать состав искусственной крови, чтобы она стала похожа на человеческую. Шесть из десяти органов оказались жизнеспособны: в течение недели пребывания в изоляции в них сначала выросло, но потом снизилось количество провоспалительных маркеров и гибнущих клеток. Они продолжали накапливать гликоген, поглощать кислород, производить желчь и белки крови, например, альбумин, а также чистить кровь от молочной кислоты и азотистых продуктов обмена.
Авторы работы полагают, что разница в выживаемости донорских органов может быть связана с тем, что они изначально были не вполне здоровы — иначе их одобрили бы для трансплантации. Тем не менее, исследователи рассчитывают, что их метод можно будет однажды использовать для «реанимации» таких органов: за неделю, которая отводится на хранение, их теоретически можно «подлечить» и дорастить до более функционального состояния.
Ранее мы уже рассказывали о том, как можно поддерживать
в живом состоянии в течение четырех часов после смерти, почему слухи об
преждевременны и что мешает ученым замораживать и воскрешать людей — в тексте
.
Полина Лосева