Hogyan élesztették újjá a tudósok a sertések szerveit egy órával a haláluk után

Az oxigén az élet elixírje. Állítsa le az áramlását – agyvérzés, szívroham vagy halál esetén –, és a test szövetei egy biológiai viharban reagálnak, amely végül a halálukhoz vezet.

Nem jó szervátültetésre. A legtöbb adományozott szerv a halálon túli túlélésért küzd. Oxigénhiányban gyorsan elveszítik funkciójukat. A sejtek savas, duzzadt foltokká alakulnak, amelyek kiszivárognak, és megsértik szomszédaikat. Az immunrendszer felgyorsul, és kipumpálja a hormonok és immunkémiai anyagok halálos keverékét, amelyek az agyat és az immunrendszert hiperhajtásba küldik, károsítva ezzel a legtöbb szervet. Más szóval, ha a halál beáll, nincs visszaút.

Vagy van?

Egy új tanulmány in Természet azt sugallja, hogy lehet. Egy külső keringési rendszer segítségével egy tudóscsoport részben újraélesztette a sertések szerveit órákkal a haláluk után. Az OrganEx névre keresztelt rendszer úgy működik, mint egy alternatív keringési rendszer. Vér helyett szintetikus helyettesítőt pumpál, hogy rávegye a testet arra, hogy azt higgye, még él.

Hogy világos legyen, a tudósok nem készítettek sertészombokat. Bár a vérpótló recept segített megőrizni bizonyos agyszöveteket, nem aktivált újra semmilyen koordinált elektromos tevékenységet az idegsejtekben. Más szavakkal, rendkívül valószínűtlen, hogy a sertések visszanyerjék eszméletét az eljárás során. Más testi szervek azonban potenciális lendületet kaptak a második élethez. A szívben, a májban és a vesében lévő sejtek többszörös molekuláris elemzések alapján helyreállították magukat.

A cél nem egy újkori Frankenstein felépítése. Inkább segíteni az áramot szervátültetés hiány és egészségügyi vészhelyzetek, amelyeket a beszűkült véráramlás okoz. "Az eredmény rámutat a transzplantációk, valamint a stroke és szívrohamok kezelésének javítására" írt Dr. Robert Porte a hollandiai Groningeni Egyetemen, aki nem vett részt a vizsgálatban.

A csapatnak nem ez az első lépése az elhalt szervek felélesztésére. Vissza az 2019-ban, négy órával az elhalálozásuk után sertések agyi aktivitását váltották ki, és tűzvihart váltottak ki a halál meghatározásáról. „Az emberi történelem nagy részében a halál nagyon egyszerű volt… most meg kell kérdőjeleznünk, mi a visszafordíthatatlan.” mondott Dr. Christof Koch, az Allen Institute of Brain Science akkori elnöke és vezető tudósa.

„Ez egy igazán figyelemre méltó és hihetetlenül jelentős tanulmány. Ez azt bizonyítja, hogy a halál után az emlős szervekben (beleértve az embert is), például az agyban lévő sejtek nem pusztulnak el több órán keresztül.” mondott Dr. Sam Parnia a New York-i Egyetemen, aki nem vett részt a vizsgálatban.

Az agy újraindítása

A halál első részei nem szépek. Amikor a sejtek oxigénhiányban szenvednek, belső molekuláris folyamataik felborulnak. A folyamatot ischaemiának nevezik, ami az oxigént szállító vér hiányát jelenti. Mint egy völgy víz nélkül, rossz jel: a szív ischaemia szívrohamot válthat ki; az agyba, agyvérzés.

A megoldásnak könnyűnek kell lennie. Adjunk több oxigént a sejtekhez, mint a vizet a terményekhez, és ezeknek fel kell épülniük.

Nem egészen. Próba és hiba segítségével a tudósok rájöttek, hogy az oxigénhiányos szövetek – mondjuk az agy vagy a szív – oxigénben gazdag vérrel való pumpálása több sérülés. Mintha hirtelen túlöntöznénk egy kiszáradt kaktuszt, és elkorhadt volna a gyökere.

Még mindig nem vagyunk egészen biztosak abban, hogy ez miért történik, de a tudósok ötleteket dolgoztak ki. Ugyanez a csapat 2019-ben érte el az első áttörést, amikor kifejlesztették a Brain nevű technikátEx 32 sertésfej bizonyos idegi funkcióinak helyreállításához 6 óra oxigénhiány után. A felmelegített tartósítószer-folyadékot az agy artériáiba pumpálva az agysejtek normális anyagcsere-tevékenységet mutattak, és megtartották szerkezetüket – ami normális esetben halál esetén összeomlik. Az egyes neuronok elektromos kitörésekkel is felvillantak, de az agy nem mutatott kifinomult idegi aktivitásra vagy tudatosságra utaló jeleket.

Az eredmények mégis ötletet szültek a tanulmány szerzőjének, Dr. Nenad Sestannak a Yale Egyetemen. Az agy egy rendkívül érzékeny szerv, amely érzékeny az oxigénhiányra. Ha valamelyest újraindíthatjuk, miért ne tennénk meg ugyanezt az egész test szerveivel?

"Ha egy döglött sertés agyában visszanyerhetsz valamilyen funkciót, akkor más szervekben is" mondott.

Mindent, Mindenhol, Egyszerre

Hátráljunk.

Halál után a szív leáll. Ez azt jelenti, hogy minden szövet oxigén- és tápanyaghiányban szenved, és még a vérrel való reperfúzió után is elsorvad. Védőhártyáik lebomlanak. A szervek elveszítik szerkezeti integritásukat.

A szövetek egészségének megőrzésének trükkje egy speciális folyadék, az úgynevezett krioprotektív perfuzátum. Gondoljon rá, mint egy hihetetlenül tápláló turmixra, amely egyenesen a vérkeringésébe kerül. Vagy biológiai folyékony arany. A szerzőknek van egy receptje: Hemopure, egy vegyi anyag, amely a vörösvértestekben található fehérjéket utánozza, hogy segítse az oxigén szállítását; vérrögök elleni védő vegyszerek; és rengeteg tápanyag, amely megvédi a sejteket a károsodástól.

De az egész test védelme sokkal nagyobb feladat, mint néhány idegi funkció megőrzése. Az új tanulmányban a szerzők néhány módosítást végeztek a receptjükön. A legfontosabb az volt, hogy olyan összetevőket adjunk hozzá, amelyek segítenek kordában tartani az immunrendszert. A másik az elektrolit permetezése volt, hogy segítsék a haldokló szöveteket, és megváltoztassák az antibiotikumok típusát. Új technológiájukat OrganEx-nek nevezték el.

A „mesterséges vér” transzfúziójához a csapat egy automatizált rendszert épített ki, amely a perfuzátumot a sertések véráramába pumpálja. Mindannyian szívmegállásban haltak meg egy órával korábban, és nem volt pulzusuk. A csapat szembeállította OrganEx rendszerét az ellátás aranystandardjával – az ECMO-val vagy az extrakorporális membrán oxigénellátó géppel –, amelyet a kórházak az oxigénnel küszködő emberek, például a Covid-19 vírussal küszködő emberek jégeső-kísérleteként használnak.

Hat órával később ellenőrizték az eredményeket. Az ECMO nem volt képes minden szervet megfelelően ellátni oxigénnel. Néhány kisebb er összeomlott. Ezzel szemben az OrganEx rendszerrel kezelt állatoknak kevés problémája volt az elektrolitokkal vagy a savassággal, ami gyakori probléma a pusztuló sejteknél. Mélyebbre ásva háromféle agysejt úgy tűnt, hogy jobban megőrizte magát a prefrontális kéregben (az érveléshez és más végrehajtó funkciókhoz fontos agyi régió a fej elején).

Az agyon túlmenően a csapat ezután az OrganEx-et számos testi szerven tesztelte, mint például a szív, a tüdő, a máj, vese, és a hasnyálmirigy. Úgy tűnt, hogy a rendszer visszaállítja a keringést, és oxigén áramlik a test szöveteibe. A szervek egyes részei glükózt vettek fel, egyfajta cukorsejtet, amelyet gyakran használnak az anyagcseréhez. Az OrganEx-kezelt sertések mája szintén normál fehérjét pumpált ki, az ECMO-val ellentétben. A sejtek genetikai programozása is újra életre kelt, felpörgetve a sejtjavításban és -helyreállításban részt vevő géneket.

"A mikroszkóp alatt nehéz volt különbséget tenni egy egészséges szerv és egy olyan szerv között, amelyet a halál után OrganEx technológiával kezeltek." mondott tanulmány szerzője Dr. Zvonimir Vrselja.

Ha nem tudod megmondani, számít?

Dehogynem. Bár az OrganEx segít újjáéleszteni a sertések szerveit, távolról sem lehet életre kelteni egy elhullott állatot. Inkább a szerveik jobban védve voltak az alacsony oxigénszinttől, amely szívroham vagy szélütés esetén fordul elő.

"Elképzelhető, hogy az OrganEx rendszert (vagy annak alkatrészeit) vészhelyzetben ilyen emberek kezelésére használják" - mondta Porte.

A technológia segíthet a donorszervek megőrzésében is, de még hosszú az út. Dr. Brendan Parent, a NYU Grossman School of Medicine transzplantációs etikai és szakpolitikai kutatási igazgatója szerint az OrganEx átgondolásra kényszerítheti a területet. Például lehetséges, hogy valakinek működnek a perifériás szervei, de soha nem tér vissza eszméletéhez? Az orvosi technológia fejlődésével a halál folyamattá válik, nem pillanattá.

„Ezt a helyzetet az orvosi közösségek „híd a semmibe” néven ismerik, és már egyre gyakoribbá vált az ECMO fokozott alkalmazása az ECPR-ben [testen kívüli kardiopulmonális újraélesztés]” írt Szülő.

Egyelőre a tanulmány azt sugallja, hogy a szövetek és szervek meglepően képesek regenerálódni a vértől való megvonás után. „Összességében technológiánk további optimalizálására és bővítésére lesz szükség ahhoz, hogy teljes mértékben megértsük annak az ischaemiás szövetekre és a gyógyulásra gyakorolt ​​szélesebb körű hatásait” – mondták a szerzők.

A kép forrása: David Andrijevic, Zvonimir Vrselja, Taras Lysyy, Shupei Zhang; Sestan Laboratórium; Yale Orvostudományi Iskola. Az OrganEx egy órával a halál után helyreállítja a szöveti funkciókat; a vesék visszanyerik szerkezetüket.