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美團隊成功連接豬循環系統修復人肺 助解決器官短缺問題

2020/7/14 — 17:19

如同很多需要器官捐贈的病人一樣,患晚期肺部疾病的病人,都要輪候極長時間才等到適合的肺,因為不單供應少,而且許多器官捐贈者的肺部本身就已嚴重受損,不能被使用。

不過,最新刊於《自然醫學》的報告稱,利用新的實驗技術,嚴重受損的人類捐贈者肺部可以透過連接活豬循環系統,並利用人體器官自我修復機制,恢復其功能,成效更超越現有修復技術。

領導研究的哥倫比亞大學外科醫生 Ahmed Hozain 與生物醫學工程師 John O’Neill 在聲明中指,通過在足夠長的時間內,提供固有的生物修復機制,才令原本無法挽救的嚴重受損肺部得以恢復功能。

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哥倫比亞大學團隊的實驗原因,與現時所用的捐贈者肺部修復技術常溫離體肺灌注 (ex vivo lung perfusion, EVLP) 基本原理相似,該技術涉及將肺部置於一無菌圓頂中,而圓頂會連接呼吸機、泵與過濾系統,期間肺會被保持在人體溫度,且有含氧氣、營養和蛋白質的無血溶液不斷循環經過,這些溶液循環正是灌注的一部份。

EVLP 能保持供體肺部穩定甚至進行少許修復以挽救生命,但技術有時間限制,最多只能使用 8 個小時,對於啟動生物修復功能來說並不算太長時間。

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2017 年, O’Neill 領導了異種 (xenogeneic) 即跨物種交叉循環平台的開發。去年,團隊其中兩名研究人員進行了研究,將受損豬肺與其他豬連接,以修復其功能。今年初,團隊已能將平台的連續使用時間延長至 4 天。

Credit: Hozain, A.E. & et al. (2020).

Credit: Hozain, A.E. & et al. (2020).

團隊指,現時他們已成功使用相同技術,將五個受損人肺與豬連接,當中包括一個嚴重捐壞、無法由 EVLP 修復的人肺,突顯技術的臨床實用性的前景。

在是次研究中,團隊使用了 6 個被拒絕用於移植手術的捐贈肺,其中 5 個肺通過頸靜脈套管插入法,連接到已被免疫抑制,且已麻醉的豬上,以防止豬的免疫系統攻擊肺;第六個對照肺則與未免疫抑制的豬連接。

所有肺都經歷了 24 小時的異種交叉循環,並被仔細監測人肺的生理和生化指數變化。

對照肺很快就被分解:最初形成多餘液體,破壞溶液循環,而發炎和免疫指標上升,令肺形成血塊、呼吸功能下降,所有觀察現象都與超急性排斥反應一致。

其餘 5 個人肺雖然之前也受損,但其細胞活力、組織質量、發炎反應和呼吸功能仍在連接豬後有顯著改善。

最令團隊意外的是該個無法由 EVLP 修復的人肺。該肺曾以冰冰鮮 22.5 小時,並曾接受 5 小時的 EVLP ,右邊肺最終被使用,但左肺損傷過大,有持續腫脹且不斷積水,多個器官移植中心都拒絕使用左肺。

不過,當團隊將該個左肺連接異種交叉循環平台 24 小時後,該肺明顯出現修復跡象;雖無完全恢復功能,但其修復量超出團隊預期。團隊指,這結果顯示平台可與 EVLP 配合使用,幫助修復過去 EVLP 無法單獨處理到的損贈肺。

團隊強調,方法仍不可臨床使用,因為除了血液外,豬亦可能將病原體感染使用平台修復的肺部。因此,技術的任何臨床應用都將需要醫學級動物,而這將價值不菲。

另一種選擇是,受捐贈者自身成為交叉循環平台的基礎,以與豬連接的相同方法,將肺或其他要移植的器官連在身上。團隊在報告中明言,方法理論上可應用在肝、心、腎與四肢的移植,並以技術恢復過去無法挽救的捐贈者器官,來幫助解決器官短缺問題。

來源:
Science Alert, Damaged Human Lungs Can Be Repaired by Attaching Them to Pigs, Experiment Shows, 13 July 2020

報告:
Hozain, A.E., O’Neill, J.D., Pinezich, M.R. & et al. (2020). Xenogeneic cross-circulation for extracorporeal recovery of injured human lungs. Nat Med 26, 1102–1113. doi: 10.1038/s41591-020-0971-8

文/Alan Chiu

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