零下150°C,冰柜里躺了一年多,拿出来还能产尿。这不是科幻设定,是明尼苏达大学团队刚在预印本平台 bioRxiv 上公布的结果——猪肾脏被冷却到玻璃态、储存数月后成功复温并恢复功能。研究尚未经过同行评审。
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共同领导这项研究的移植外科医生埃里克·芬格说得很直白:“10 年前,我不敢说自己真的对这项技术抱有多大希望。”但完成最后一次移植后,他走出手术室说了句:“这可是件大事。”
为什么值得激动?先看器官移植现在的死结。
仅在美国,每年就有数万例器官移植手术,过去 25 年间累计为患者延长了约 200 万年生命。但器官不够用,就算找到了,也很难在 24 至 36 小时内送到合适受者手中——这是目前人类器官保存时间的大致上限。受者还得终身服用免疫抑制药物,副作用和感染、癌症风险都跟着来。
长期储存器官,理论上能同时松动这几颗钉子:医生有更充裕的时间配型,也能提前为受者及其免疫系统做准备。芬格把话说得很形象:“如果真正实现器官长期储存,那么等待关系就会发生逆转:不再是患者等待器官,而是器官等待患者。”
技术路线本身不新。玻璃化冷冻早已用于保存卵子、精子和胚胎,让细胞进入类似玻璃的状态。难的是完整器官:冷冻保护剂能防冰晶,但通常毒性很强;大块组织要快速均匀降温、复温时又要均匀受热,每一步都是坑。
芬格团队和明尼苏达大学生物工程师约翰·比绍夫合作,往器官里注入氧化铁纳米颗粒。颗粒本身不作用于细胞,复温时用交变电磁场激活,颗粒随磁场调整方向释放热量,热量得以分布到整个器官。调节电磁场功率就能控制升温速度,温度到 -120°C 后加快加热。
2023 年他们已用这套方法复温过冷冻 100 天的大鼠肾脏并重新移植。但大鼠肾脏约 1 克,猪肾脏约 100 克,配方得重调。比绍夫说:“我们不得不重新寻找并调整冷冻保护剂的配方。这就是为什么我们花了 3 年时间。”
流程拆开看,每一步都卡着时间窗:取肾、冲洗清血、冷藏箱冰层上转运;灌注多种冷冻保护剂约 2 小时,慢到均匀、快到减毒;注入纳米颗粒循环 7 至 8 分钟;低温氮气蒸气逐步降温,多人同时盯不同操作。降到约 -120°C 进入玻璃态后暂停,确认整体玻璃化,否则可能开裂,再降到 -150°C 入库。
复温后的测试分两组:一组接灌注设备,一组移植到猪体内监测 2 小时。肾脏很快恢复粉红色,约 1 分钟内开始产尿。尿液产量约为正常预期的三分之二。那颗存了一年多的肾脏,接上灌注设备后“立即”开始产尿,芬格说它“看起来比其他很多肾脏的状态都要好”。
得克萨斯州器官获取组织 LifeGift 总裁兼首席执行官凯文·迈尔认为,能保存一年是“非常重大的突破”。他设想未来建立器官库,按需供器官——对药物过量或枪伤患者来说,等供体可能根本来不及。
冷水也得泼。复温后的肾脏出现了损伤迹象,研究人员认为似乎由冷冻保护剂中的化学物质造成。基尔布赖德的原话是:“这是一项重大突破,但它只解决了一半的问题。”冷冻生物学家格雷格·费伊则担心损伤程度:“仅凭这些实验,我们还无法判断这些肾脏是否真的能够维持生命。”
下一步,团队将在猪身上做更长期移植试验,继续找毒性更低的冷冻保护剂,并计划用人类肾脏开展实验。芬格的说法留了余地:“我们会发现,器官仍然存在损伤,整个过程也并不完美……但现在,我们终于走到了技术能够真正发挥作用的阶段。”
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