کلیه‌های خوک پس از ماه‌ها انجماد عمیق، دوباره به کار افتادند؛ دستاوردی که شاید روزی نگهداری طولانی‌مدت اعضای اهدایی انسان را امکان‌پذیر کند.
پژوهشگران دانشگاه مینه‌سوتا کلیه‌های خوک را پس از ماه‌ها نگهداری در دمای منفی ۱۵۰ درجه سانتی‌گراد دوباره گرم کردند و با موفقیت به خوک‌های دیگر پیوند زدند. یکی از این کلیه‌ها بیش از یک سال در حالت انجماد باقی مانده بود. پس از گرم‌شدن، اندام‌ها رنگ طبیعی خود را بازیافتند و در بدن حیوانات دریافت‌کننده شروع به تولید ادرار کردند؛ دو نشانه‌ی مهم که نشان می‌دهند جریان خون دوباره برقرار شده و عملکرد کلیه از سر گرفته شده است.
محدودیت‌های زمانی شدید در نگهداری اعضای اهدایی، شمار رو‌به‌افزایشی از بیماران را در صف انتظار پیوند معطل نگه داشته است؛ بااینحال، پژوهشگران و جراحان دانشگاه مینه‌سوتا از موفقیتی خبر داده‌اند که احتمالا روند رسیدگی به این فهرست انتظار را سرعت خواهد بخشید.
تیمی از پژوهشگران این مرکز با سرپرستی مشترک اریک فینگر، جراح پیوند، موفق شده‌اند کلیه‌های خوک را چندین ماه و در یک نمونه بیش از یک سال در شرایط انجماد نگهداری کنند و سپس با یخ‌زدایی تدریجی، آزمایش و پیوند موفقیت‌آمیز آن‌ها به خوک‌های گیرنده، کارایی و امکان استفاده‌ی مجدد از این اندام‌ها را به اثبات برسانند.
برآوردهای کنونی نشان می‌دهند که قلب و ریه باید ظرف شش ساعت یا کمتر به گیرنده پیوند زده شوند. کلیه که در مقایسه با بسیاری از اندام‌ها ماندگاری بیشتری دارد، حداکثر تا ۳۶ ساعت پس از خارج‌شدن از بدن فرصت دارد تا پیوند زده شود. این محدودیت زمانی باعث شده است بیش از ۱۰۰هزار نفر در آمریکا همچنان در انتظار دریافت عضو پیوندی باشند.
قلب و ریه باید ظرف شش ساعت یا کمتر به گیرنده پیوند زده شوند
اریک فینگر، جراح پیوند و یکی از پژوهشگران ارشد پروژه، درباره نتیجه آزمایش‌ها می‌گوید: «ده سال پیش فکرش را نمی‌کردم و امید زیادی نداشتم که این روش واقعاً جواب بدهد.» او افزود پس از آخرین عمل پیوند، از اتاق عمل بیرون آمده و گفته است: «این اتفاق بزرگی است.»
پژوهشگران دانشگاه مینه‌سوتا پیش از این نیز در سال ۲۰۲۳ نتایج موفقیت‌آمیز پیوند کلیه منجمدشده در موش صحرایی را منتشر کردند و در سال ۲۰۲۵ نیز کلیه خوکی را پس از ۱۰ روز انجماد به بدن خوک دیگری پیوند زدند. آزمایش جدید، این بازه زمانی را به چند ماه و در یک مورد به بیش از یک سال افزایش داده است.
روش به‌کاررفته در پژوهش «شیشه‌شدگی» (Vitrification) نام دارد. در این فرایند بافت زنده به ماده‌ای شیمیایی موسوم به عامل محافظ انجمادی آغشته و سپس تا دمای بسیار پایین سرد می‌شود. هدف، تبدیل بافت به حالتی شیشه‌مانند است که در آن فعالیت‌های زیستی متوقف می‌شوند و ساختار اندام برای نگهداری طولانی‌مدت حفظ می‌شود.
به گفته‌ی فینگر، هنگامی که دمای اندام به منفی ۱۲۰ درجه سانتی‌گراد برسد، می‌توان آن را برای مدت طولانی و احتمالاً به‌طور نامحدود در وضعیت پایدار نگه داشت.
نانوذرات برای گرم‌کردن یکنواخت کلیه
شیشه‌شدگی پیش‌تر در پزشکی تولیدمثل برای نگهداری تخمک، اسپرم و جنین به کار رفته است؛ اما هرچه بافت زنده بزرگ‌تر باشد، اجرای این فرایند پیچیده‌تر می‌شود. انجماد و گرم‌کردن یکنواخت اندام‌های بزرگ، بدون آسیب‌زدن به بافت آن‌ها، از چالش‌های اصلی این فناوری است.
فینگر برای حل مشکل با جان بیشاف، مهندس زیستی و پژوهشگران دپارتمان مهندسی مکانیک دانشگاه مینه‌سوتا همکاری کرد. آن‌ها محلولی حاوی نانوذرات اکسید آهن ساختند و آن را به ترکیب محافظ انجمادی افزودند.
نانوذرات رسانایی الکتریکی و حرارتی دارند و در عین حال، برای این کاربرد ایمن در نظر گرفته شده‌اند. فعال‌کردن آن‌ها به پژوهشگران کمک می‌کند بافت اندام را هنگام گرم‌کردن مجدد، به‌شکلی کنترل‌شده‌تر و یکنواخت‌تر تا دمای اتاق گرم کنند. این کار می‌تواند آسیب‌های ناشی از فرایند گرم‌کردن را کاهش دهد.
- 14 شهریور 05مطالعه '2
- 13 خرداد 05مطالعه '3
- 24 شهریور 04مطالعه '3
- 07 آبان 04مطالعه '2
هدف بلندمدت گروه پژوهشی، اجرای موفق همین روش روی اندام‌های انسانی است. بخشی از هزینه‌های پروژه را بنیاد ملی علوم آمریکا تأمین کرده است؛ نهادی که مرکز پژوهشی مهندسی فناوری‌های پیشرفته برای نگهداری سامانه‌های زیستی (ATP-Bio) را نیز پشتیبانی می‌کند. این مرکز در دانشگاه مینه‌سوتا، شهرهای دوقلو، مستقر است.
محمد تونر، استاد دانشکده پزشکی هاروارد و معاون مدیر ATP-Bio، سال گذشته در بیانیه‌ای مطبوعاتی گفت: «توانایی متوقف‌کردن ایمن زمان زیستی در اندامی پیچیده مانند کلیه، راه را برای تحولی واقعاً بنیادین در پزشکی پیوند اعضا باز می‌کند.»
بااینحال، انتقال این فناوری از کلیه خوک به اندام‌های انسانی همچنان با موانع فنی مهمی روبه‌رو است. فینگر و همکارانش در مقاله جدید خود توضیح داده‌اند که استفاده از این روش برای اندام‌هایی به اندازه اندام‌های انسانی، تنها به گرم‌کردن مجدد محدود نمی‌شود؛ بلکه کنترل فرایند سردکردن، حفظ پایداری عامل محافظ انجمادی، انتقال این ماده به بافت و سمیت زیستی آن نیز باید بررسی شود.
بنابراین، هرچند آزمایش اخیر امکان نگهداری طولانی‌مدت کلیه و پیوند دوباره آن را در خوک نشان می‌دهد، استفاده از این فناوری برای ذخیره‌سازی اندام‌های انسانی هنوز به پژوهش‌های بیشتری نیاز دارد.
پژوهش به صورت پیش‌انتشار در bioRxiv منتشر شده است.
