Ученые оживили клетки свиней спустя час после смерти

Новая система поддержания тканей тела в функциональном состоянии после смерти может помочь расширить возможности для трансплантации органов.

Свиньи были мертвы в течение часа. Причина: остановка сердца. Но через шесть часов после того, как исследователи из Йельского университета соединили их тела с аппаратами, накачивающими богатую питательными веществами жидкость, их органы снова стали подавать признаки жизни.

Хотя органы и не начали внезапно нормально работать, часть клеточных повреждений, вызванных остановкой кровотока, очевидно, восстановилась. Сердца свиней демонстрировали электрическую активность. Клетки почек, печени и легких снова функционировали и проявляли признаки самовосстановления. Это открытие, опубликованное в среду в журнале «Nature», дает основание полагать, что запуск клеточной гибели можно задержать на более долгий срок, чем возможный в настоящее время. Если такие процессы можно замедлить, это будет означать лучшее сохранение органов для пересадки.

«Эта новая система показала, что мы можем не только замедлить повреждение клеток, но и активировать процессы клеточного восстановления на генетическом уровне, — говорит Брендан Пэрент, доцент биоэтики Нью-Йоркского университета, который не участвовал в исследовании, но написал к нему комментарий в “Nature”. — Это может заставить нас пересмотреть, что мы считаем мертвым».

В 2019 году команда Йельского университета поставила под сомнение идею о том, что смерть мозга является окончательной, когда сообщила, что ее члены частично оживили мозг свиней в течение нескольких часов после того, как животных забили. В нынешнем эксперименте исследователи хотели посмотреть, можно такой же метод — при котором заменитель крови вводится в сердечно-сосудистую систему животного — использовать для оживления других органов.

«Мы восстановили ряд функций клеток в составе множества жизненно важных органов, которые без нашего вмешательства были бы мертвы, — сообщил журналистам во вторник автор исследования, Нкнад Состав, нейробиолог из Йельского университета. — Эти клетки функционировали спустя часы после того, как они должны бы были перестать это делать, и это говорит нам о том, что гибель клеток можно остановить, а их работу восстановить во множестве жизненно важных органов даже через час после смерти организма».

Дипали Кумар, президент Американского общества трансплантологии и профессор медицины университета Торонто утверждает, что при дальнейшей доработке система однажды может быть использована для расширения пула человеческих органов, доступных для донорства. «Существует значительная нехватка органов для трансплантации, и нам определенно нужны новые технологии, которые могут помочь решить эту проблему», — говорит она.

По данным Федерального управления ресурсов и служб здравоохранения, в США около 106 000 человек находятся в национальном списке ожидания на трансплантацию, и каждый день 17 человек умирают в ожидании органа. Несмотря на огромную потребность, около 20 % органов ежегодно выбрасывается из-за низкого качества. Это может означать, что они слишком старые или повреждены, что случается, если органы слишком долго отрезаны от богатого кислородом кровоснабжения.

Стандартной практикой сохранения органов для трансплантации является статическое холодильное хранение. Быстрое охлаждение органов после удаления снижает их потребность в кислороде и может предотвратить гибель клеток, но не позволяет сохранить каждый орган. Также растет интерес к применению метода, называемого экстракорпоральной мембранной оксигенацией, или ЭКМО, для сохранения органов для трансплантации у тех пациентов, которых нельзя реанимировать. Обычно используемый в качестве средства жизнеобеспечения для пациентов с тяжелыми повреждениями сердца или легких, аппарат ЭКМО перекачивает кровь за пределы тела, удаляя из нее углекислый газ и добавляя кислород, а затем возвращает ее обратно в организм.

Система, созданная командой из Йельского университета и названная OrganEx, несколько более сложная, чем современные аппараты ЭКМО. В то время как ЭКМО заменяет только сердце и легкие, OrganEx также имитирует функцию почек. Она состоит из насосов, сенсоров, нагревателей и фильтров для контроля потока и температуры заменителя крови, который аппарат проталкивает через тело. И в то время как ЭКМО только замедляет гибель клеток, результаты, полученные исследователями, позволяют предполагать, что OrganEx может устранять некоторые аспекты клеточной гибели. Анализируя органы свиней, ученые обнаружили паттерны экспрессии генов, отражающие определенные молекулярные и клеточные процессы восстановления.

«Идея здесь состоит в том, чтобы попытаться восстановить какое-то кровообращение до того, как орган будет непоправимо поврежден», — говорит Тимоти Пруэтт, хирург-трансплантолог из Медицинской школы университета Миннесоты, который не участвовал в исследовании.

Ноу-хау команды Йельского университета представляет собой запатентованную жидкость, содержащую электролиты, витамины, аминокислоты и другие питательные вещества, а также коктейль из 13 препаратов, которые уменьшают клеточную гибель и клеточный стресс, модулируют иммунную и нервную системы. Исследователи смешали синтетический раствор и свиную кровь в череде насосов, созданных для контроля их тока и температуры по всей системе кровообращения. Ученые предполагают, что этот специальный субстрат помог оживить органы свиньи. Они также обнаружили, что органы при работе системы OrganEx проявляли меньше признаков кровоизлияния и отека тканей по сравнению с органами контрольной группы свиней, подключенных к ЭКМО.

Смогут ли свиные органы, которые оживили Йельские исследователи, начать работать нормально и сами по себе после пересадки другому реципиенту, остается большой загадкой. По словам Кумар, следующим шагом должна стать трансплантация органов другим свиньям, чтобы посмотреть, насколько хорошо они будут функционировать по сравнению с органами, которые сохраняли традиционным способом.

В своем исследовании авторы обсуждают, что в том случае, если система окажется способна восстановить функцию сердца у живого пациента, это поможет создать новые способы терапии для людей, перенесших инфаркт миокарда. Идея еще далека от испытания на людях, но, по словам экспертов, если это окажется возможным, возникнет ряд интересных вопросов этического выбора.

Пэрент утверждает, что такая система, как OrganEx, может увеличить вероятность успешной реанимации пациентов врачами, и он полагает, что исследователи должны изучить спасительный потенциал этой технологии, прежде чем применять его с целью оживления органов для трансплантации. По его словам, если эта методика продолжит демонстрировать восстановление клеток на беспрецедентных уровнях, будет крайне важно сфокусироваться в первую очередь на способности реагировать на опасные ситуации, чтобы действительно определить, насколько хорошо система может восстанавливать качество жизни тех людей, которых при других обстоятельствах посчитали бы мертвыми.

Но Авир Митра, врач неотложной помощи в системе здравоохранения Mount Sinai в Нью-Йорке, говорит, что решения о реанимации пациентов часто сложны и зависят от пожеланий пациентов и их семей. Иногда врачи могут вернуть людей после остановки сердца, но качество их жизни уже не то, что было раньше. Они могут больше никогда не покинуть больницу и потерять способность ходить. Им может понадобиться трубка для кормления или аппарат ИВЛ, чтобы дышать.

«Вопрос в том, что при действительно плохих исходах нужно ли подвергать пациентов всему этому? — говорит Мирта. — В неотложной медицине мы часто говорим, что есть судьбы хуже смерти. То, что мы можем кого-то вернуть, не обязательно означает, что мы должны это делать».