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Nature子刊:美科学家成功用活猪修复人类受损肺,解决器官移植难题

2020年07月21日 浏览量: 评论(0) 来源:生物探索 作者: 责任编辑:admin
摘要:2020年7月13日,美国哥伦比亚大学Matthew Bacchetta和Gordana Vunjak-Novakovic研究团队在《Nature Medicine》发表题为Xenogeneic cross-circulation for extracorporealrecovery of injured human lungs的一项新研究。通过使用一种跨物种交叉循环技术,与一只活体猪共享其循环系统,充分利用人体的自我修复机制,成功恢复了受损的人肺。

器官移植技术是许多患者的最后一根救命稻草。慢性呼吸系统疾病是全球第三大死亡原因,截止到2020年,肺移植仍然是终末期肺部疾病患者的唯一的治愈方法。但是目前,供体肺数量远远不足,异体移植失败率高等,导致预后较差。因此迫切需要创新的解决方案来降低相关的发病率和死亡率。


2020年7月13日,美国哥伦比亚大学Matthew Bacchetta和Gordana Vunjak-Novakovic研究团队在《Nature Medicine》发表题为Xenogeneic cross-circulation for extracorporealrecovery of injured human lungs的一项新研究。通过使用一种跨物种交叉循环技术,与一只活体猪共享其循环系统,充分利用人体的自我修复机制,成功恢复了受损的人肺。


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https://www.nature.com/articles/s41591-020-0971-8


在这项研究中,研究人员使用了一个跨循环平台来支持人肺移植。该技术将肺置于一个无菌容器中,与呼吸机、泵和过滤器相连,在人体温度下,将含有适量氧、营养和蛋白质的无血溶液在肺中灌注循环。作者推测移植的人肺和猪宿主之间的异种交叉循环可以提供关键的系统调节,维持组织结构和完整性,并能协助在24小时恢复肺功能。


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为了进行免疫学对照,研究人员在没有免疫抑制的情况下施行了异种肺交叉循环(n=1),结果发现迅速出现与超急性排斥反应一致的情况,包括血流动力学不稳定、肺水肿、弥漫性肺泡出血、呼吸功能下降等。临床肺移植的免疫抑制药物方案与重组眼镜蛇蛇毒因子联合使用,有效抑制了急性排斥反应,并使移植的人肺(n=5)在异种交叉循环的24小时内保持正常。


在异种静脉交叉循环24小时内,吸入氧分数(FiO2)为40%的人肺PaO2/FiO2与基线相比升高了135 mmHg,平均动态顺应性持续增加,平均氧合和通气量稳步增加。值得注意的是,所有肺都表现出更好的复张,这与功能参数的改善是一致的。


异种交叉循环开始时,人肺大体可见不同程度但广泛的实变、肺水肿和出血。24小时后,肺部实变减少,通气改善。X线片能够对每个肺叶进行定期的非侵入性评估,并在异种交叉循环前显示局灶性和弥漫性固结。24小时后可观察到区域实变的渐进性清除,放射性透光率增加,通气肺容量广泛恢复。异种交叉循环前,支气管镜检查发现轻度分泌物伴有气道炎症。然而,到了12h,大气道正常,没有气道分泌物、水肿或红斑。

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在异种交叉循环的0、12和24小时,多个肺损伤类别的损伤评分均较基线降低。支气管肺泡灌洗液(BAL)中炎性细胞因子干扰素-γ、白细胞介素-1α、IL-1β、IL-1ra、IL-2、IL-8、IL-12、IL-16、1L-17a、IL-18、肿瘤坏死因子-α和肿瘤坏死因子-β的平均浓度降低,而IL-4、IL-5、IL-6和IL-10的平均浓度升高。


内皮细胞是器官移植中最先与非自身抗原相互作用的细胞,是免疫反应和凝血的关键调节因子。异种交叉循环24小时后,血管造影证实所有肺叶和周围区域的肺血管树均通畅。免疫组化显示大肺动脉和大静脉内皮细胞表面无纤维蛋白沉积,动脉和静脉管壁弹性纤维仍保持典型的结构和分布。小动脉和小静脉也保持正常,没有微血栓形成。

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最后,研究人员还评估了移植肺小气道的结构完整性。免疫组织化学染色显示未受破坏的柱状呼吸道上皮具有完整的下层气道平滑肌,呼吸道上皮细胞表型完整。并且,CFSE和线粒体活性分析证实了实质细胞的活性。


总的来说,该研究通过使用异种交叉循环技术,利用猪肺成功恢复了受损的人肺。异种交叉循环有望作为一个转化研究平台来扩大移植研究,用于其他人体器官的修复,比如肝脏、心脏、肾脏和四肢,最终解决器官短缺问题。该研究临床意义重大,并且有巨大的应用前景。希望该技术早日实现临床转化,造福人类!


参考资料:


1.Xenogeneic cross-circulation for extracorporeal recovery of injured human lungs

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