Nerka świni po roku w −150°C wytworzyła mocz

Nerka świni przechowywana w temperaturze −150°C przez nieco ponad rok zaczęła wytwarzać mocz, gdy naukowcy ją ogrzali i podłączyli do urządzenia perfuzyjnego, które przepuszcza płyn przez narząd (MIT Technology Review). Dziś nerki od dawców trzeba zwykle przeszczepić w ciągu kilku godzin. Możliwość ich długiego przechowywania dałaby zespołom transplantacyjnym czas, którym dotąd nie dysponowały. Badania są na wczesnym etapie: nie przeszły recenzji naukowej, a nerki przeszczepione świniom obserwowano bardzo krótko.

Zespół z University of Minnesota zamieścił badanie w bioRxiv, serwisie z preprintami, czyli pracami udostępnianymi przed recenzją naukową. Nerki miały mniej więcej rozmiar ludzkich i były około 100 razy większe od nerek szczurów, które zespół wcześniej rozmrażał (bioRxiv preprint). To właśnie skala narządu jest tu najważniejsza: duże organy od dawna trudno przechowywać w niskiej temperaturze.

Nerka w stanie szklistym

Nerka składa się głównie z wody, przez którą przebiega gęsta sieć naczyń i komórek. Przy zwykłym zamrażaniu tworzą się kryształki lodu, które rozrywają delikatną strukturę narządu. Zespół przepuszcza więc przez naczynia krioprotektanty, substancje chroniące tkanki przed uszkodzeniami podczas zamrażania. W miarę ochładzania zawartość nerki przechodzi w stan szklisty: pozostaje stała, ale bez kryształków lodu.

Trudniejszy jest powrót z niskiej temperatury. Jak przy rozmrażaniu indyka, zewnętrzna warstwa mięknie znacznie wcześniej niż środek. W narządzie w stanie szklistym nierównomierne ogrzewanie może popękać kruche tkanki. Rozwiązaniem zespołu jest nanowarming: wypełnia on naczynia nerki drobnymi cząstkami, które wytwarzają ciepło wewnątrz narządu. Dzięki temu nie musi ono powoli przenikać od powierzchni.

Zespół wykazał już, że jego metoda pozwala przywrócić do pracy nerki szczurów po przechowywaniu, a następnie przeszczepić je tak, by działały — opisano to w recenzowanym badaniu z 2023 r. (Nature Communications). Wciąż nie było wiadomo, czy metoda poradzi sobie z narządem wielkości ludzkiego.

Co mówią, a czego nie mówią dwie godziny

Nerkę przechowywaną przez rok badano wyłącznie na urządzeniu, które zamiast organizmu przepompowuje przez narząd ciepły płyn. W osobnych eksperymentach nerki przechowywane krócej po ogrzaniu przeszczepiono świniom. Napłynęła do nich krew, narządy odzyskały barwę, a po około minucie pojawił się mocz — w ilości wynoszącej mniej więcej dwie trzecie oczekiwanego poziomu (MIT Technology Review). Biorców obserwowano potem zaledwie przez dwie godziny (bioRxiv preprint).

Krótki czas obserwacji ma znaczenie, bo pojawienie się moczu to pierwszy sygnał, że narząd podjął pracę, ale nie dowód, że przeszczep będzie działał. Zadaniem nerki jest codzienne oczyszczanie krwi z produktów przemiany materii; narząd może zacząć pracować, a mimo to zawieść w kolejnych dniach. Greg Fahy, kriobiolog niezwiązany z badaniem, pozytywnie ocenił przywrócenie przepływu krwi, ale powiedział MIT Technology Review, że eksperymenty nie pokazują, czy nerki utrzymałyby zwierzę przy życiu. Żeby to ustalić, trzeba byłoby przeszczepić świniom nerki przechowywane najdłużej, usunąć im własne nerki i obserwować zwierzęta przez kilka tygodni. Autorzy informują też o patentach związanych z tą technologią (bioRxiv preprint).

Europejskie zespoły transplantacyjne działają pod presją czasu. Wytyczne European Association of Urology wskazują, że optymalny czas wynosi 18–21 godzin w przypadku nerek od dawców po śmierci mózgu i 12 godzin po śmierci wskutek zatrzymania krążenia (EAU guideline). Szpitale korzystają już z urządzeń, które przepompowują przez nerkę zimny płyn i ograniczają opóźnione podjęcie czynności przeszczepu, czyli powolny start nowego narządu (Cochrane review). Jeśli uda się kiedyś przechowywać nerkę przez miesiące, a potem przeszczepić ją tak, by nadal działała, chirurdzy będą mogli poczekać na najlepiej dopasowanego biorcę i zaplanować operację z wyprzedzeniem, zamiast ścigać się z czasem w środku nocy.

Na razie wiadomo mniej: nerka przechowywana przez rok wytworzyła mocz na urządzeniu, a osobno przeszczepione nerki oddały mocz w organizmach świń obserwowanych zaledwie przez dwie godziny (bioRxiv preprint). Zespół z University of Minnesota przywrócił do pracy narząd wielkości ludzkiej nerki po długim przechowywaniu w stanie szklistym i wykazał, że można go uruchomić. Teraz musi sprawdzić, czy taki narząd potrafi podtrzymać życie.