(德国之声中文网)器官移植是一个非常棘手的医疗过程。首先,没有足够的人类捐赠器官来满足需求,等待的名单非常长。其次,即使你得到了捐赠的器官,要把器官在其细胞损伤而死亡之前送到你手中,也是一件难事。如今,一项新技术诞生了,它可以民模拟活体,延长捐赠器官的存活时间。
数以万计的人等候器官移植
在美国,至少有106,000人在等待接受重要的器官移植手术。美国卫生与公众服务部表示,每9分钟就有一个人加入到这个名单中,而每天有17人在等待中死亡。
在南非,根据该国促进和组织器官捐赠的官方机构--器官捐赠者基金会的说法,大约有5000人在等待捐赠器官。
而在德国,截至2021年底,等待名单上大约有8700人,其中大部分人在等待肾脏。2021年,有826名患者在等待中死亡。
人体器官移植依赖于许多因素
找到一个完美的匹配是困难的。
首先,捐赠者和接受者的血型和年龄需要一致。其次,捐赠者和接受者不能离得太远,因为一个器官在没有血液停止流动的情况下只能存活几个小时。
耶鲁大学的一个研究小组开发出一种方法,名为OrganEx。该技术可以防止细胞死亡,以及让细胞复活。如此一来,器官可能在体外存活的时间更长,由此可以运输到更远的地方进行移植。
OrganEx"告诉"细胞不要死亡
在2022年8月2日的OrganEx技术新闻发布会上,科学家将这一过程描述为 "引导细胞避免死亡"。但这是什么意思呢?
例如,如果一个人中风或死亡,血液在体内停止流动,我们器官内的细胞就不能得到生存所需的氧气和营养物质。这可能导致细胞受损。如果细胞受损后无法修复,我们的器官就会死亡。
但是,"细胞并不像我们假设的那样快速死亡",这项研究的共同作者、耶鲁大学神经科学研究科学家维尔雅(Zvonimir Vrselja)说。"这项研究表明,如果进行适当的干预,我们可以告诉细胞不要死亡。"
这项研究报告发表在《自然》杂志上。研究者在大约100头猪身上进行了实验,看看在它们模拟死亡1小时后实施OrganEx技术,细胞结构是否可以被拯救,或者细胞损伤是否可以被逆转。
该技术包含两个部分:一个是模拟活体哺乳动物的心脏和肺部功能的设备,并将血液和混合药物推送到器官中;另一个是混合药物,或合成灌注液--这种液体由13种化合物组成,包含已经在临床上使用的针对细胞死亡和凝血等问题的药物。
通过麻醉技术模拟死亡1小时后,这些猪被连接到OrganEx机器上。然后,该系统将灌注液泵入猪的器官,器官持续存活了6个小时。
维尔雅说,实验表明,"我们可以在死亡后的一段时间内恢复某些细胞功能"。
在德国波恩进行的一次肾脏移植手术图像来源: Ute Grabowsky/photothek/picture alliance OrganEx尚未应用于人体器实验
研究人员强调,这只是一系列研究中的第一步。在该项技术应用于拯救人体器官之前,还必须进行更多的研究。
首先,灌注液必须经过处理后才能在人体使用。其次,该技术还没有能拯救整个器官。
该项研究的另一位作者莱瑟姆(Stephen Latham)在新闻发布会上说:"我们无法证明任何一个器官已经完全恢复,可以移植到另一头猪身上。"
但是维尔雅说,他们已经"证明了我们可以在分子水平上启动细胞修复"。
莱瑟姆认为,OrganEx技术实现细胞修复之后的器官移植是一个"有希望的短期目标"。
莱瑟姆说,一旦该技术得到充分发展,可以从捐赠者身上取下器官,在体外与OrganEx系统相连接,然后长期储存或进行更远距离的运输。
德国耶拿大学医院外科主任达门(Uta Dahmen)说:"这个系统和从它所获得的知识在各种临床应用中都具有巨大的潜力。"达门没有参与这项研究,他说,"但是,从一个有希望的实验研究到一个医疗新产品的常规应用,还有很长的路要走。"
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科研人员多年来致力于研究将动物器官用于人体的可能性,迄今未出现突破。但日前科研究人员将猪心成功移植给狒狒,未来将动物器官移植给人类的构想或不再只是空谈。
图像来源: Fotolia/Dmytro Tolokonov心脏是自然界巧夺天工的奇迹:这块拳头大小的镂空肌肉每分钟跳动约70次,每天最高能泵血10000升,而且终其一生不断工作。在必要时——例如慢跑——心脏甚至能输送五倍的血液至全身。
图像来源: picture-alliance/dpa人类的心脏有两个“泵”,负责进行两种血液循环,分别为体循环和肺循环。右心室将血液输出到肺部,左心室则将等量的血液泵向全身。若心脏因心室颤动等原因失去规律,心室将无法放松而呈痉挛状态,心脏便无法继续泵血。当此情形发生时,可通过除颤器给予电击,使心脏恢复正常跳动。心脏除颤器是一种可携带的医疗设备,即使是外行人也能操作。
图像来源: picture-alliance/dpa若一名病患的心脏跳动速度太缓慢,可通过装设心律调节器改善。这项仪器会发出电流刺激心脏跳动。医界首次在病患身上运用心律调节器是在1958年。随着科技的进步,如今的心律调节器电池寿命介于5年至12年之间,平均可用8年。
图像来源: picture-alliance/dpa为了对心脏施行手术,医生必须短暂停止心脏跳动及血液循环——这等同于宣判死刑。不过在50年代,学者们找到了这个难题的解决办法:科研人员研发出体外循环机。这种装置又称为人工心肺机,能短暂代替心肺工作,让血液通过体外的机器进行氧气交换再输送回体内。
图像来源: picture-alliance/dpa现代医学已经发展至不需切开患者的胸腔,便能对心脏进行检查或手术。医生将心脏导管——类似细小的塑料管——从腹股沟、肘内侧或手腕的血管穿刺,通过静脉或动脉将导管送入心脏。患者只需术前接受局部麻醉。
图像来源: picture-alliance/Andreas Gebert心瓣膜若衰坏或脱垂就必须进行替换。医生可用人工制造的机械心瓣或猪心置换。目前已研发出可弯曲的心瓣(如上图),只要通过心导管就能装设,不再需要开心手术。
图像来源: picture-alliance/dpa心血管负责为心肌提供富氧血液,若受到阻塞,缺血的组织便会坏死,即心肌梗塞。心脏外科医生如今通过心脏搭桥手术,将狭窄罐装动脉的远端和近端连接起来(上图绿色部分),一般使用的是自体静脉或人造血管。
图像来源: picture-alliance/dpa若发生心血管狭窄问题,医生可将导管植入血管中,并用气球扩张术打通狭窄位置。为了防止血管回缩,使用气球导管后还可置入血管支架:这是一种精细的铁制圆管,从内部制成血管壁。目前还有一种药物涂层的支架。
图像来源: picture alliance/dpa心脏外科医生在1967年尝试了第一次的心脏移植,当时是划时代的一项手术。目前心脏移植手术已经不再罕见。全球每年有数千人接受心脏移植。接受移植者在术后必须终身服用药物,防止身体对外来器官出现排斥。
图像来源: picture-alliance/dpa等待捐心并不容易。当自体心脏因机能不健全等问题无法正常运作时,患者可选择装置人工心脏。在此情况下,丧失功能的自体心脏依旧留在体内,利用植入的人工心脏辅助。人工心脏需要由体外的装置驱动及提供动力。
图像来源: picture-alliance/dpa研究人员的梦想是实验出“全人工心脏”,全面取代病患的自体心脏。全人工心脏将能不依靠连接体外的管子独立运作,持续跳动多年。美国国家卫生研究院的研究小组在英国医学期刊《自然通讯》上发表了研究结果称,已成功将猪心移植给狒狒,狒狒健康存活了两年半,创下异种动物器官移植的最长存活时间纪录。此次研究中,猪心并未完全取代狒狒的心脏,而是连接至其血液循环系统中。科学家希望未来异种动物器官移植也能运用在人体上,以拯救更多病人。