دانشمندان موفق به فعال‌سازی کلیه خوک پس از گذشت بیش از یک سال از انجماد آن شدند
محققان دانشگاه مینه‌سوتا پس از چندین ماه نگهداری کلیه‌های خوکی در دمای منفی ۱۵۰ درجه سانتی‌گراد، آن‌ها را دوباره گرم کردند و به نوع دیگری از خوک‌ها پیوند زدند. یکی از این کلیه‌ها به مدت بیش از یک سال در حالت انجماد قرار داشت. بعد از گرم شدن، این اندام‌ها به رنگ طبیعی خود بازگشتند و توانستند در بدن حیوانات پذیرنده ادرار تولید کنند که دو نشانه حیاتی از بازگشت جریان خون و ایجاد عملکرد در کلیه‌ها به حساب می‌آید.
محدودیت‌های زمانی سخت در نگهداری اعضای اهدایی باعث شده‌اند تا تعداد زیادی بیمار در صف انتظار پیوند باقی بمانند؛ علی‌رغم این، محققان و جراحان این دانشگاه از موفقیتی خبر داده‌اند که به احتمال زیاد می‌تواند به تسریع فرآیند مدیریت این فهرست انتظار کمک کند.
گروهی از محققان این مرکز به رهبری اریک فینگر، جراح پیوند، توانسته‌اند کلیه‌های خوک را به مدت چندین ماه و در یک مورد بیش از یک سال در شرایط انجماد نگهداری کنند و سپس، با یخ‌زدایی تدریجی، آزمایش و پیوند موفق آن‌ها به خوک‌های دریافت‌کننده، کارایی و توانایی استفاده مجدد از این اندام‌ها را نشان دهند.
برآوردهای کنونی حاکی از آن است که قلب و ریه‌ها باید در مدت شش ساعت یا کمتر به گیرنده پیوند زده شوند. در حالی که کلیه‌ها، نسبت به بسیاری از اندام‌ها ماندگاری بیشتری دارند، حداکثر تا ۳۶ ساعت پس از خارج شدن از بدن فرصت دارند تا پیوند شوند. این محدودیت‌های زمانی موجب پس‌مانده بیش از ۱۰۰ هزار نفر در آمریکا در انتظار دریافت عضو پیوندی گردیده است.
قلب و ریه‌ها باید ظرف شش ساعت یا کمتر به گیرنده پیوند زده شوند
اریک فینگر، جراح پیوند و یکی از پژوهشگران اصلی این پروژه، در مورد دستاوردهای آزمایش‌ها اظهار می‌دارد: «ده سال پیش حتی تصورش را نمی‌کردم و امید زیادی برای موفقیت این روش نداشتم.» او افزود بعد از آخرین عمل پیوند، از اتاق عمل خارج شده و به شدت احساس کرده است که: «این یک رخداد بزرگ است.»
محققان دانشگاه مینه‌سوتا در سال ۲۰۲۳ نیز نتایج امیدوارکننده‌ای از پیوند کلیه منجمدشده در موش‌های صحرایی منتشر کردند و در سال ۲۰۲۵ یک کلیه خوکی را پس از ۱۰ روز انجماد به بدن یک خوک دیگر پیوند زدند. آزمایش جدید توانسته است این مدت زمان را به چندین ماه و در یک مورد به بیش از یک سال افزایش دهد.
روش مورد استفاده در این تحقیق «شیشه‌شدگی» (Vitrification) نام دارد. در این فرایند، بافت زنده با ماده‌ای شیمیایی به نام عامل محافظ انجمادی در تماس قرار می‌گیرد و سپس به دماهای بسیار پایین سرد می‌شود. هدف این است که بافت به حالتی شیشه‌مانند تبدیل شود که در آن فعالیت‌های زیستی متوقف شده و ساختار اندام برای نگهداری بلندمدت محفوظ بماند.
به گفته فینگر، وقتی دمای اندام به منفی ۱۲۰ درجه سانتی‌گراد برسد، می‌توان آن را برای مدت طولانی و شاید به‌طور نامحدود در وضعیت پایداری نگه داشت.
نانوذرات برای گرم‌کردن یکنواخت کلیه
شیشه‌شدگی پیش از این در پزشکی تولید مثل برای نگهداری تخمک‌ها، اسپرم‌ها و جنین‌ها به کار رفته بود؛ اما هر چه بافت زنده بزرگ‌تر باشد، اجرای مجدد این فرایند سخت‌تر خواهد شد. انجماد و گرم کردن یکنواخت اعضای بزرگ، بدون آسیب رساندن به بافت آن‌ها، از جمله چالش‌های حائز اهمیت این فناوری است.
فینگر به‌منظور حل این معضل با جان بیشاف، مهندس زیستی و دیگر پژوهشگران دپارتمان مهندسی مکانیک دانشگاه مینه‌سوتا همکاری کرده است. آن‌ها محلولی حاوی نانوذرات اکسید آهن ایجاد کردند و آن را به فرمول محافظ انجمادی افزودند.
این نانوذرات از نظر الکتریکی و حرارتی رسانا بوده و برای این کاربرد از ایمنی کافی برخوردار هستند. فعال‌سازی آن‌ها به محققان این امکان را می‌دهد تا بافت اندام را در حین گرم کردن مجدد، به شیوه‌ای کنترل‌شده و یکنواخت تا دمای اتاق گرم کنند. این روش می‌تواند آسیب‌های ناشی از فرایند گرم کردن را کاهش دهد.
هدف نهایی گروه تحقیقاتی این است که همین روش را به طور مؤثر روی اندام‌های انسانی به کار ببرند. بخشی از هزینه‌های این پروژه توسط بنیاد ملی علوم آمریکا تأمین شده است؛ نهاد پشتیبان مرکز پژوهشی مهندسی فناوری‌های پیشرفته برای نگهداری سامانه‌های زیستی (ATP-Bio) که در دانشگاه مینه‌سوتا واقع شده است.
محمد تونر، استاد دانشکده پزشکی دانشگاه هاروارد و معاون مدیر ATP-Bio، سال گذشته در یک بیانیه مطبوعاتی اعلام کرد: «توانایی توقف ایمن زمان زیستی در اندامی پیچیده مانند کلیه، درهای تحولی واقعی در زمینه پزشکی پیوند اعضا را می‌گشاید.
با این حال، انتقال این فناوری از کلیه خوکی به اندام‌های انسانی هنوز با چالش‌های فنی مهمی مواجه است. فینگر و همکارانش در مقاله جدید خود توضیح داده‌اند که به کارگیری این روش برای اندام‌های هم‌اندازه اندام‌های انسانی، تنها به گرم کردن مجدد محدود نمی‌شود؛ بلکه باید کنترل فرآیند سرد کردن، حفظ پایداری عامل محافظ انجمادی، انتقال این ماده به بافت و بررسی سمیت زیستی آن نیز در نظر گرفته شود.
در نتیجه، هرچند آزمایش اخیر قابلیت نگهداری طولانی مدت کلیه و پیوند دوباره آن را در خوک نشان داده، اما همچنان استفاده از این فناوری برای ذخیره‌سازی اندام‌های انسانی نیازمند پژوهش‌های بیشتری است.
این تحقیق به صورت پیش‌انتشار در bioRxiv منتشر شده است.
