Исследователи из Университета Миннесоты впервые успешно криоконсервировали и разморозили органы, которые затем использовали при трансплантации. Сохранённые таким образом почки пересадили крысам, которые спустя считанные недели сумели восстановить нормальную функцию пересаженных органов.

Трансплантация органов от живых или неживых доноров – это невероятная процедура, позволяющая спасать жизни миллионов людей. К сожалению, одним из ведущих ограничений этой процедуры является малая продолжительность «жизни» трансплантатов после того, как они уже покинули тело донора, но ещё не были пересажены реципиенту. Как следствие, существенный процент органов, отлично подходящих для пересадки, становятся непригодными к использованию, а листы ожидания продолжают расти. Казалось бы, в чём проблема заморозить органы, чтобы иметь больше времени для их транспортировки? Подобная опция была бы более чем эффективной, однако при стандартной заморозке тканей в них образуются ледяные кристаллы, которые наносят клеткам органа непоправимый вред.

Альтернативной методикой является витрификация, при которой органы замораживаются мгновенно, и жидкости в клетках переходят в стеклообразное состояние, не образуя разрушительные кристаллы. Этот процесс подразумевает использование веществ-криопротекторов, которые предотвращают эффективное замерзание, сохраняя гибкость тканей в стеклообразной фазе. Главная загвоздка данного метода заключается в сложности безопасной, равномерной разморозки. Актуальные методы разморозки действуют извне, вследствие чего ткани оттаивают неравномерно, что особенно проблематично в случае достаточно крупных органов. В итоге ткани оттаивают и расширяются с разной скоростью, что приводит к появлению трещин и разрывов.

Учёные из Университета Миннесоты разработали инновационную технику, которая разогревает криконсервированные органы изнутри – быстро и равномерно. Её фокус заключается в использовании в составе криопротектора наночастиц оксида железа. При воздействии на ткани переменного магнитного поля эти частицы, распределённые по кровяным сосудам органа, действуют подобно крошечным обогревателям, бережно и размеренно выводя ткани из стеклообразной фазы. Исследователи протестировали свою технику на лабораторных крысах. Они произвели витрификацию крысиных почек с применением традиционных криопротекторов с добавленными наночастицами оксида железа и хранили органы в таком состоянии на протяжении 100 дней. Затем учёные разморозили почки, очистили их от защитного состава и пересадили крысам.

Все 5 крыс-реципиентов не только пережили процедуру, но также полностью восстановили нормальную функцию почек спустя 30 дней. Джон Бишоф и его коллеги впервые опубликовали полноценный протокол для долгосрочного хранения, безопасной разморозки и трансплантации функциональных органов млекопитающих. Более чем десять лет назад исследователи из Университета Миннесоты взялись за развитие данной методики, посчитав, что она должна сработать. Долгие годы моделирования и экспериментов показали, что она не просто может работать, но действительно работает. Учёные считают, что это важная веха в истории трансплантологии, и в будущем их открытие позволит организовывать банки органов, которые помогут снизить число неудачных трансплантаций и сократить время ожидания пересадки. Следующим шагом в дорожной карте новой методики станет её испытание на свиных почках.

Источник фото: Vitrification and nanowarming enable long-term organ cryopreservation and life-sustaining kidney transplantation in a rat model / Han, Z., Rao, J.S., Gangwar, L. et al.