Заморожування і зберігання пожертвуваних органів може скоротити їх нестачу

В цей момент є 115 000 американців, які помруть, якщо їх не збере пожертвуваний орган. Двадцять з них помирають щодня, згідно з даними, зібраними Об'єднаної мережею з обміну органами (UNOS).

Частково, що список очікування настільки довгий, тому що (несподівані) органи не дуже добре себе почувають без теплого, липкого тіла, що зберігає їх безпеку. Як печінку, так і підшлункова залоза, для яких UNOS каже, що 14 000 і 900 осіб, відповідно, в даний час чекають, можуть бути пересаджені протягом дванадцяти годин після пожертвування. Ще 4000 чоловік чекають нового серця, але тільки останні шість годин поза тіла, перш ніж вони почнуть розпадатися.

95 000 чоловік, які очікують пожертвування нирок, отримують трохи більше кімнати для маневру - вони можуть тривати близько 30 годин. Але, з огляду на все матеріально-технічні перешкоди і труднощі з підбором, пожертвуванням, транспортуванням і пересадкою органів, одержувачі повинні бути готові до операції більш-менш негайно, як тільки вони доступні.

Найпростіший спосіб отримати більше органів людям, які їх потребують, це, мабуть, - заморозити пожертвування органи до тих пір, поки вони не знадобляться, як ви могли б зробити з каструлі.

Це така проста ідея, що вчені і лікарі придумали цю ідею кілька десятиліть тому, але вони зіткнулися з двома важливими перешкодами, які здавалися нездоланними - принаймні, до недавнього часу.

Лікарі, кріобіологи, інженери і фізики в біотехнологічної компанії Arigos Biomedical, можливо, придумали спосіб заморожування і зберігання органів до тих пір, поки це необхідно. Компанія, раніше фінансувалася двома науково-орієнтованими фондами Пітера Тіля, недавно підняла трохи менше $ 1 млн. У насіннєвий раунд (учасники включали венчурну фірму, ангела-інвестора і сімейний фонд, зазначають вони). Співзасновник і головний виконавчий директор Arigos Таня Джонс розповідає футуризму, що вони сподіваються почати людські експерименти в 2020 році; якщо це буде добре, техніку можна буде використовувати в клініках через 5-7 років після цього.

Якщо їх технологія працює, це може скоротити або навіть усунути деякі зі списків пересадки органів в Америці і в усьому світі.

Щоб зрозуміти науку, яка робить це можливим, нам потрібно подивитися, чому кріоконсервація в минулому не працювала.

Перша перешкода, яку треба пройти кріобіологи, відбувається, коли орган знаходиться на шляху до -120 градусів Цельсія, температура, при якій відбувається молекулярна активність, і органи можуть зберігатися нескінченно. Люди, як ви пам'ятаєте, в основному є водою, і коли вода замерзає, вона розширюється в твердий лід. Цей факт може викликати проблеми, оскільки органи замерзають, оскільки застигає лід тягне воду з сусідніх клітин, які її потребують, і може розірвати кровоносні судини в міру їх розширення. Це особливо проблема, оскільки розширення і заморожування відбуваються в різний час, коли органи замерзають зовні.

Друга перешкода приходить під час процесу прогріву: точно так же, як кубик льоду, кинутий в склянку теплої води, органи, як правило, тріщить і поп, коли вони тануть. Чи не занадто корисно, якщо ви намагаєтеся замінити негерметичні легке або серце негерметичних.

Вчені вирішили першу проблему, сказав Джонс футуризму, в 1970-х роках, коли вони виявили процес, званий заскловування: перекачування коктейлю з органічних сполук в органи, витягли більшу частину води. Що залишився розчин - вода, змішана з доданими органічними молекулами, була настільки насичена, що ні утворювала лід. Замість цього він застиг у вигляді твердого скла, яке не зашкодило органи, як лід. В результаті органи могли бути заморожені, не турбуючись про шкідливий накопиченні льоду.

Але багато рішень, які використовуються при заскловування, виявилися токсичними. І друга проблема, проблема розриву, все ще вислизала від вчених. У наступні десятиліття більшість втратила надію і відмовилося.

Джонс говорить, що вона і співзасновник Arigos Стівен Ван сикль знайшли нове рішення, коли Ван сикль відправився в бібліотеку і зрозумів, скільки старих наукових праць зафіксовано в спробах запобігти розлом.

«Він пішов у бібліотеку і виявив ряд старих досліджень в світі трансплантації, який був залишений», - говорить Джонс.

Вони знайшли спосіб змити все артерії та вени органу і замінити його газом. Раніше вчені намагалися замінити кров і рідина, знайдені в донорських сердець кисневим газом, що надавало органам трохи додаткової підтримки і оббивки, коли вони ставали жорсткими. Потім поле зміщувалося до рідин. Ці рідкі перфузії мали тенденцію працювати трохи краще, але залишили царство газових подушок як недосліджений вільний кінець.

Джонс і Ван сикль вирішили, що газ коштує пострілу - зокрема, газоподібний гелій, тому що він не буде токсичним для донорських органів. «Ви можете використовувати будь-який інертний благородний газ, тому що правило номер один: абсолютно не вмирає [воно не вбиває органи], а правило номер два: чи не підривати лабораторію», - говорить Джонс. У гелії вони знайшли спосіб рівномірно охолодити орган, а також забезпечити його судинну систему з деякою амортизацією, так що будь-яка напруга, створене під час процесу охолодження, не викличе перелому. Завдяки гелієвої газу в його венах і артеріях, орган може вільно переміщатися, оскільки він замерзає без руйнування, так само як хмарочоси спроектовані, щоб гойдатися, а не згортати вітер.

Коли вони зрозуміли, що ніхто більше не пробував гелій, народився Арігос. І це спрацювало дуже добре. Незабаром їх методи стали єдиним способом успішного заморожування і відтавання органів у будь-якої тварини, крупніше кролика.

«Ми відновили нирки свиней від температури -120 градусів Цельсія, що в основному є температурою склування», - говорить Джонс. «Ми тестували на свині серця, і він працював так добре і так швидко, що ми були несподівано не готові до тестування відновлення». Щоб бути більш підготовленими в майбутньому, команда працює над автоматизацією своїх процесів.

В ідеальному випадку техніка може створити універсальний банк донорських органів, щоб люди могли бути підібрані з правом органу, коли вони цього потребують, замість того, щоб чекати своєї черги в черзі, поки не з'явиться відповідний матч. Або, принаймні, це могло б полегшити отримання органів людям, які їх потребують.

Банк заморожених органів може допомогти вирішити деякі з більш банальних (але дуже реальних) перешкод для трансплантації. Наприклад, донори і реципієнти іноді мають різні імунні системи. Це більше, ніж просто їх типи крові - до трансплантації лікарі повинні бачити, скільки з шести відповідних антигенів (молекул, які можуть викликати імунну систему в відбракування органу) також збігаються.

З банком заморожених органів напоготові лікарі могли б не тільки заощадити більше життів за допомогою трансплантації органів, але вони могли б також більш ретельно зіставляти пожертвування органи і одержувачів, щоб запобігти відторгненню, тому що в морозильній камері можна було б легко знайти найкраще збіг.

Але для цього необхідне схвалення FDA. Компанія планує провести свою першу пересадку свиней в 2019 році, яка, як вона сподівається, буде досить хорошою, щоб переконати УЛХ санкціонувати проведення людського випробування в 2020 році. Звідти для федерального схвалення потрібно п'ять-сім років.

Інші в співтоваристві трансплантації органів скептично ставляться до того, що Арігос може досягти всього, що він стверджує, особливо у встановлені ним строки.

«Я б передбачав, що це буде більш тривалим, ніж це, для реальних випробувань на людях», - говорить Девід Классен, головний медичний працівник UNOS, про футуризм. Як правило, для проведення випробувань на людях потрібно багато експериментів з тваринами, каже Классен, і це вимагає часу. «Це здогадується з мого боку, але я очікую, що це буде трохи більше, ніж за два роки до випробувань на людях».

Але, тим не менше, Классен каже, що результати, отримані з досліджень заморожування органів, є багатообіцяючими і що він сподівається побачити постійний інтерес до заморожуючим органам.

«У широких мазках я вважаю, що це головний пріоритет і повинен бути. Я думаю, що з точки зору клінічної трансплантації ця область трохи недооцінюється людьми, які щодня працюють на полі », - говорить він. Але в далекому майбутньому він також сподівається побачити, що дослідницьке співтовариство виходить за рамки банківської справи та розробляє способи тривимірного друку або створення органів з нуля, в кінцевому підсумку усуваючи необхідність донорів в першу чергу.

Але не всі переконані, що кріоконсервація - це майбутнє трансплантації органів взагалі, або що Арігос - це компанія, щоб це зробити. Роберт Кормос, директор програми штучного серця і співдиректор програми трансплантації серця в Медичному центрі Університету Піттсбурга, сказав футуризму, що він скептично ставиться до технології заморожування органів.

«Я пішов на сайт [Arigos Biomedical], і є багато заяв про те, що вони мають намір робити і що вони хочуть робити, але зазвичай, що такі компанії роблять, це дати вам список публікацій, щоб ви могли подивіться, що було опубліковано в цій області », - каже Кормос. Відсутність опублікованих досліджень, виконаних або персоналом Arigos, або іншими дослідниками в області в цілому, підняло червоний прапор для Кормоса, який додає, що він не бачив великого прогресу в дослідженнях заморожування органів, поле, яке він бачив повільним протягом десятиліть.

«У цій компанії може бути щось, але я знову хочу побачити, яку науку вони приносять до столу», - говорить він. «Я думаю, що кріоконсервація - це цікава концепція, але ми знаходимося далеко від реальності. Знову ж таки, я не бачив даних.

До тих пір, поки їх техніка не буде схвалена, Arigos працює з деякими співробітниками, щоб поліпшити спосіб розробки вченими нових фармацевтичних препаратів. В даний час важко вивести на ринок нові ліки, тому що багато сполук, які відмінно працюють в дослідженнях на тварин, не працюють однаково на людях. В результаті, один з п'яти клінічних випробувань фази I, перший з трьох типів експериментів, що проводяться на людях до того, як ліки можуть бути схвалено, зазвичай зазнає невдачі.

Arigos планує продати кілька шматочків заморожених, пожертвуваних людських органів фармацевтичним дослідникам. Це може допомогти дослідникам визначити, чи є даний препарат токсичним для людей, перш ніж вони спробують в повноцінному експерименті.

«У нас є кілька співробітників, які збираються досліджувати це з нами, як тільки ми отримаємо доступ до людських сердець, чого ми поки не зовсім», - говорить Джонс.

Але навіть якщо людські випробування Арігоса будуть успішними, компанія не зможе зберігати кожен тип органу, який може комусь знадобитися. Оскільки їхня техніка вимагає заповнення кровоносних судин гелієм, це не так добре працює на органах, у яких немає кровоносних судин, тому вони змогли тільки заморозити і зберігати такі органи, як нирки, печінку, серця і легені.

Військові хотіли б мати можливість зберігати цілі заморожені кінцівки, але зараз це не на столі. Якби солдат був втрачений, після того, як його зловили в результаті вибуху, було б корисно, щоб він міг заморозити цю кінцівку, поки він не буде готовий до повторного підключення. Це дало б солдату час оговтатися до операції.

Технологія заморожування поки не може допомогти. Кісткова тканина не приймає розчин кріопротектори добре. І існує безліч різних типів тканин і клітин у всій кінцівки, кожна з яких має різний рівень допуску до кілька токсичної рішенням заскловування, що техніка не буде працювати. Техніка Арігоса також не працюватиме на трансплантуються рогівці, оскільки у них також немає судинної мережі, тому вченим необхідно буде розробити нові методи, якщо ми хочемо отримати універсальний банк донорських органів.

Це також означає, як пояснив Джонс, що технологія Арігоса не дозволить (імовірно дуже багатим) людям повністю заморожувати свої тіла і знову з'являтися в далекому майбутньому, так як багато науково-фантастичні історії запевнили нас, буде можливе. Ні. Арігос зосереджений виключно на медичних цілях для заморожених органів.

Якщо все піде так, як сподівається Арігос, люди у всьому світі можуть отримати вигоду. «У деяких країнах світу немає навіть технології пересадки, - говорить Джонс. Крім безпосередніх переваг для американців, що застрягли в нескінченному списку очікування для наступної нирки, заморожені органи можуть бути відправлені або збережені в будь-якому місці, надаючи допомогу країнам і регіонам, де немає ніякого списку очікування.