Funkcja organów przywrócona u świń po śmierci

0

W ciągu kilku minut od ostatniego uderzenia serca, kaskada zdarzeń biochemicznych wywołanych brakiem przepływu krwi, tlenu i składników odżywczych zaczyna niszczyć komórki i narządy organizmu. Jednak zespół naukowców z Yale odkrył, że masywna i trwała awaria komórek nie musi nastąpić tak szybko.

Używając nowej technologii, którą opracowali, a która dostarcza specjalnie zaprojektowany płyn chroniący komórki do organów i tkanek, badacze przywrócili krążenie krwi i inne funkcje komórkowe u świń w godzinę po ich śmierci, donoszą w wydaniu czasopisma Nature z 3 sierpnia.

Odkrycia mogą pomóc przedłużyć zdrowie ludzkich narządów podczas operacji i rozszerzyć dostępność narządów dawców, powiedzieli autorzy.

„Wszystkie komórki nie umierają natychmiast, jest bardziej przedłużona seria wydarzeń”, powiedział David Andrijevic, associate research scientist w neuroscience w Yale School of Medicine i co-lead autor badania. „Jest to proces, w którym można interweniować, zatrzymać i przywrócić niektóre funkcje komórkowe”.

Badania opierają się na wcześniejszym projekcie prowadzonym przez Yale, który przywrócił krążenie i niektóre funkcje komórkowe w mózgu martwej świni za pomocą technologii nazwanej BrainEx. Opublikowane w 2019 roku, tamto badanie i nowe były prowadzone przez laboratorium Nenada Sestana z Yale, profesora neuronauki Harveya i Kate Cushing oraz profesora medycyny porównawczej, genetyki i psychiatrii.

„Jeśli byliśmy w stanie przywrócić pewne funkcje komórkowe w martwym mózgu, narządzie znanym z największej podatności na niedokrwienie [nieodpowiednie ukrwienie], postawiliśmy hipotezę, że coś podobnego można osiągnąć również w innych ważnych organach do przeszczepu” – powiedział Sestan.

W nowym badaniu – w którym uczestniczyli starszy autor Sestan oraz koledzy Andrijevic, Zvonimir Vrselja, Taras Lysyy i Shupei Zhang, wszyscy z Yale – badacze zastosowali zmodyfikowaną wersję BrainEx zwaną OrganEx do całej świni. Technologia składa się z urządzenia perfuzyjnego podobnego do maszyn płucno-sercowych — które wykonują pracę serca i płuc podczas operacji — oraz eksperymentalnego płynu zawierającego związki, które mogą promować zdrowie komórek i tłumić stany zapalne w całym ciele świni. Zatrzymanie akcji serca wywołano u znieczulonych świń, którym godzinę po śmierci podano OrganEx.

Sześć godzin po podaniu OrganExu naukowcy stwierdzili, że pewne kluczowe funkcje komórkowe były aktywne w wielu obszarach ciała świń – w tym w sercu, wątrobie i nerkach – oraz że niektóre funkcje organów zostały przywrócone. Na przykład, znaleźli dowody aktywności elektrycznej w sercu, które zachowało zdolność do skurczu.

„Byliśmy również w stanie przywrócić krążenie w całym ciele, co nas zadziwiło” – powiedział Sestan.

Normalnie, gdy serce przestaje bić, organy zaczynają puchnąć, zapadając się naczynia krwionośne i blokując krążenie, powiedział. Jednak krążenie zostało przywrócone, a organy w zmarłych świniach, które otrzymały leczenie OrganEx, pojawiły się funkcjonalne na poziomie komórek i tkanek.

„Pod mikroskopem trudno było odróżnić zdrowy organ od tego, który został potraktowany technologią OrganEx po śmierci” – powiedział Vrselja.

Podobnie jak w eksperymencie z 2019 roku, badacze stwierdzili również, że aktywność komórkowa w niektórych obszarach mózgu została przywrócona, choć w żadnej części eksperymentu nie wykryto zorganizowanej aktywności elektrycznej, która wskazywałaby na świadomość.

Zespół był szczególnie zaskoczony obserwacją mimowolnych i spontanicznych ruchów mięśni w obszarach głowy i szyi, gdy oceniał leczone zwierzęta, które pozostały znieczulone przez cały sześciogodzinny eksperyment. Ruchy te wskazują na zachowanie niektórych funkcji motorycznych, powiedział Sestan.

Naukowcy podkreślili, że dodatkowe badania są konieczne, aby zrozumieć najwyraźniej przywrócone funkcje motoryczne u zwierząt, i że wymagana jest rygorystyczna recenzja etyczna od innych naukowców i bioetyków.

Protokoły eksperymentalne dla najnowszego badania zostały zatwierdzone przez Yale’s Institutional Animal Care and Use Committee i kierowane przez zewnętrzny komitet doradczy i etyczny.

Technologia OrganEx może ostatecznie mieć kilka potencjalnych zastosowań, powiedzieli autorzy. Na przykład mogłaby przedłużyć życie narządów u ludzkich pacjentów i rozszerzyć dostępność narządów dawców do przeszczepów. Mogłaby również pomóc w leczeniu narządów lub tkanek uszkodzonych przez niedokrwienie podczas zawałów serca lub udarów.

„Istnieje wiele potencjalnych zastosowań tej ekscytującej nowej technologii” – powiedział Stephen Latham, dyrektor Interdyscyplinarnego Centrum Bioetyki w Yale. „Musimy jednak zachować staranny nadzór nad wszystkimi przyszłymi badaniami, szczególnie tymi, które obejmują perfuzję mózgu”.

Badania były finansowane przez U.S. Department of Health & Human Services, National Institutes of Health i National Institute of Mental Health.

Ta praca była wspierana przez NIH granty MH117064, MH117064-01S1, R21DK128662, T32GM136651, F30HD106694, i Schmidt Futures.

Źródło: Yale University, Bill Hathaway