Como os cientistas reviveram órgãos em porcos uma hora depois que eles morreram

O oxigênio é o elixir da vida. Interrompa seu fluxo – durante um acidente vascular cerebral, ataque cardíaco ou morte – e os tecidos do corpo respondem em uma tempestade biológica que eventualmente leva à sua morte.

Não é bom para transplantes de órgãos. A maioria dos órgãos doados luta para sobreviver além da morte. Privados de oxigênio, eles perdem rapidamente sua função. As células se transformam em bolhas ácidas e inchadas que vazam, ferindo seus vizinhos. O sistema imunológico aumenta, bombeando uma mistura mortal de hormônios e produtos químicos imunológicos que enviam o cérebro e o sistema imunológico ao hiperdrive, danificando a maioria dos órgãos no processo. Em outras palavras, uma vez que a morte se instala, não há como voltar atrás.

Ou está aí?

Um novo estudo in Natureza sugere que pode haver. Usando um sistema de circulação externa, uma equipe de cientistas reviveu parcialmente órgãos em porcos horas após sua morte. O sistema, apelidado de OrganEx, funciona como um sistema circulatório alternativo. Em vez de sangue, bombeia um substituto sintético para induzir o corpo a pensar que ainda está vivo.

Para ser claro, os cientistas não fizeram zumbis suínos. Embora a receita de reposição de sangue tenha ajudado a preservar algum tecido cerebral, ela não reativou nenhuma atividade elétrica coordenada nos neurônios. Em outras palavras, é extremamente improvável que os porcos tenham recuperado a consciência durante o procedimento. Mas outros órgãos do corpo receberam um impulso potencial para uma segunda vida. As células do coração, fígado e rins se repararam com base em múltiplas análises moleculares.

O objetivo não é construir um Frankenstein da nova era. Em vez disso, é para ajudar com a atual transplante de órgão escassez e emergências de saúde causadas por fluxo sanguíneo restrito. “A conquista aponta para formas de melhorar os transplantes e o tratamento de derrames e ataques cardíacos”. escreveu Dr. Robert Porte da Universidade de Groningen, na Holanda, que não esteve envolvido no estudo.

Não é a primeira incursão da equipe em reviver órgãos mortos. Back in 2019, eles desencadearam atividade cerebral em porcos quatro horas após sua morte, provocando uma tempestade de fogo sobre como definir a morte. “Durante a maior parte da história humana, a morte era muito simples… agora, temos que questionar o que é irreversível.” dito Dr. Christof Koch, presidente e cientista-chefe do Allen Institute of Brain Science na época.

“Este é um estudo verdadeiramente notável e incrivelmente significativo. Isso demonstra que após a morte, células em órgãos de mamíferos (incluindo humanos), como o cérebro, não morrem por muitas horas”. dito Dr. Sam Parnia da Universidade de Nova York, que não esteve envolvido no estudo.

Reiniciando o cérebro

Os primeiros pedaços de morte não são bonitos. Quando as células são privadas de oxigênio, seus processos moleculares internos ficam de pernas para o ar. O processo é apelidado de isquemia, o que significa falta de sangue que normalmente transporta oxigênio. Como um vale de plantações sem água, é um mau sinal: a isquemia do coração pode desencadear um ataque cardíaco; para o cérebro, um derrame.

A solução deve ser fácil. Adicione mais oxigênio às células, como água às plantações, e elas devem se animar.

Não exatamente. Com tentativa e erro, os cientistas perceberam que bombear tecido privado de oxigênio – digamos, um cérebro ou coração – com sangue rico em oxigênio causa mais prejuízo. É como subitamente regar demais um cacto seco e apodrecer suas raízes.

Ainda não sabemos ao certo por que isso acontece, mas os cientistas estão inventando ideias. Um primeiro avanço da mesma equipe veio em 2019, quando eles desenvolveram uma técnica chamada BrainEx para ajudar a restaurar alguma função neural em 32 cabeças de porco após 6 horas de oxigênio esgotado. Bombeando um líquido conservante aquecido nas artérias do cérebro, as células cerebrais mostraram atividades metabólicas normais e mantiveram sua estrutura – que normalmente entraria em colapso na morte. Neurônios individuais também acenderam com rajadas elétricas, mas os cérebros não mostraram nenhum sinal de atividade neural sofisticada ou consciência.

No entanto, os resultados despertaram uma ideia para o autor do estudo, Dr. Nenad Sestan, da Universidade de Yale. O cérebro é um órgão excepcionalmente delicado, suscetível à falta de oxigênio. Se podemos reiniciá-lo um pouco, por que não fazer o mesmo para órgãos em todo o corpo?

“Se você pode recuperar alguma função em um cérebro de porco morto, também pode fazê-lo em outros órgãos”, disse ele. dito.

Tudo, em todos os lugares, tudo de uma vez

Vamos retroceder.

Após a morte, o coração para de bombear. Isso significa que todos os tecidos ficam carentes de oxigênio e nutrientes e, mesmo após a reperfusão com sangue, eles murcham. Suas membranas protetoras se rompem. Os órgãos perdem sua integridade estrutural.

O truque para manter o tecido saudável é um fluido especial chamado perfusato crioprotetor. Pense nisso como um smoothie incrivelmente nutritivo que vai direto para a circulação sanguínea. Ou ouro líquido biológico. Os autores têm uma receita: Hemopure, um produto químico que imita proteínas nos glóbulos vermelhos para ajudar a transportar oxigênio; produtos químicos para proteger contra coágulos sanguíneos; e uma riqueza de nutrientes para proteger as células contra danos.

Mas proteger todo o corpo é um trabalho muito maior do que apenas preservar algumas funções neurais. No novo estudo, os autores fizeram alguns ajustes em sua receita. Um dos principais foi adicionar componentes que ajudam a manter o sistema imunológico sob controle. Outra foi uma aspersão de eletrólitos para ajudar a morrer de tecidos e mudar o tipo de antibióticos. Eles apelidaram sua nova tecnologia de OrganEx.

Para transfundir o “sangue artificial”, a equipe montou um sistema automatizado que bombeia o perfusato na corrente sanguínea dos porcos. Todos morreram de parada cardíaca uma hora antes e não tinham pulso. A equipe colocou seu sistema OrganEx contra o padrão ouro de atendimento – ECMO, ou uma máquina de oxigenação por membrana extracorpórea – que os hospitais usam como uma tentativa de ave-maria para pessoas que lutam com oxigênio, por exemplo, Covid-19.

Seis horas depois, eles verificaram os resultados. A ECMO não foi capaz de fornecer oxigênio adequadamente a todos os órgãos. Alguns dos vasos sanguíneos menores entraram em colapso. Em contraste, os animais tratados com o sistema OrganEx tiveram poucos problemas com eletrólitos ou acidez, que são problemas comuns nas células em decomposição. Indo mais fundo, três tipos de células cerebrais pareciam preservar-se melhor no córtex pré-frontal (uma região do cérebro na parte frontal da cabeça, importante para o raciocínio e outras funções executivas).

Indo além do cérebro, a equipe testou o OrganEx em vários órgãos do corpo, como coração, pulmões, fígado, rinse pâncreas. O sistema pareceu reativar a circulação, com o oxigênio fluindo para os tecidos do corpo. Algumas partes dos órgãos absorveram glicose, um tipo de célula de açúcar frequentemente usada para o metabolismo. Os fígados dos porcos tratados com OrganEx também produziram uma proteína normal, ao contrário daqueles sob ECMO. A programação genética das células também voltou à vida, aumentando os genes envolvidos na reparação e restauração celular.

“Sob o microscópio, era difícil dizer a diferença entre um órgão saudável e um que havia sido tratado com a tecnologia OrganEx após a morte”. dito autor do estudo Dr. Zvonimir Vrselja.

Se você não pode dizer, isso importa?

Sim. Embora OrganEx ajude a revitalizar os órgãos dos porcos, está longe de ser um animal falecido sendo trazido de volta à vida. Em vez disso, os seus órgãos estavam melhor protegidos dos baixos níveis de oxigénio, que ocorrem durante ataques cardíacos ou acidentes vasculares cerebrais.

“Pode-se imaginar que o sistema OrganEx (ou componentes dele) possa ser usado para tratar essas pessoas em caso de emergência”, disse Porte.

A tecnologia também pode ajudar a preservar os órgãos dos doadores, mas ainda há um longo caminho a percorrer. Para o Dr. Brendan Parent, diretor de ética em transplantes e pesquisa de políticas da NYU Grossman School of Medicine, a OrganEx pode forçar um repensar para o campo. Por exemplo, é possível que alguém tenha órgãos periféricos funcionando, mas nunca recupere a consciência? À medida que a tecnologia médica se desenvolve, a morte torna-se um processo, não um momento.

“Esta situação é conhecida nas comunidades médicas como a 'ponte para lugar nenhum' e já se tornou mais comum com o aumento do uso de ECMO na ECPR [ressuscitação cardiopulmonar extracorpórea]”, escreveu Pai.

Por enquanto, o estudo sugere que tecidos e órgãos têm uma capacidade surpreendente de se regenerar após serem privados de sangue. “No geral, serão necessárias mais otimização e expansão de nossa tecnologia para entender completamente seus efeitos mais amplos nos tecidos isquêmicos e na recuperação”, disseram os autores.

Crédito da imagem: David Andrijevic, Zvonimir Vrselja, Taras Lysyy, Shupei Zhang; Laboratório Sestan; Escola de Medicina de Yale. OrganEx restaura as funções dos tecidos uma hora após a morte; os rins recuperam sua estrutura.