你可能也好奇过:器官移植为什么总是那么急?一台手术从配型到移植,往往要在几十个小时内完成,像一场和时间的赛跑。那有没有可能,把器官像存钱一样存起来,需要的时候再取?

科学家最近做了一件挺有意思的事:他们把猪的肾脏冷却到-150°C,放进冷冻设备里存了几个月,其中一颗甚至存了一年多,然后成功把它"唤醒",并且让这颗肾脏重新工作了起来。这是第一次有这么大的器官被冷冻、复温后还能用。

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研究团队把结果分享在了预印本平台bioRxiv上,也就是说,这项研究还没有经过同行评审。这一点很重要——它目前还是一个"初步结果",不是已经盖棺定论的结论。

先看一张"核心图":这颗肾经历了什么

如果把整个过程画成一张流程图,大概是这样的:

  1. 从供体猪身上取出肾脏;
  2. 用常用的器官保存液冲洗掉血液,装袋,放在冰上暂时保存;
  3. 送到工程实验室,接上一台专门控制温度和压力的设备;
  4. 用大约两个小时,慢慢往肾脏里灌入一种冷冻保护剂"鸡尾酒";
  5. 再灌入氧化铁纳米颗粒,大约七八分钟;
  6. 往舱内泵入冷的氮气蒸气,把肾脏冷却到极低温;
  7. 需要复温时,用电磁场激活那些纳米颗粒,让它们在整个器官里释放热量;
  8. 复温后,在机器上测试,再移植回猪体内。

移植之后,这些肾脏恢复了颜色,并且开始产生尿液——这是它们重新工作的关键信号。

为什么"冻器官"这么难?

说人话就是:细胞里大部分是水,水一结冰,就会长出尖锐的冰晶,把细胞结构扎坏。所以科学家想了一个办法,叫玻璃化——不是让组织结冰,而是让它变成一种类似玻璃的状态,分子被"定住"但不形成冰晶。这项技术其实已经用在保存卵子、精子和胚胎上了。

但整个器官比单个细胞难得多。为了防冰晶,需要加冷冻保护剂,这类化学物质像防冻液一样工作,可它们往往毒性很强。而且大块组织很难快速、均匀地降温和复温——外面冻透了,里面还没冻上,或者反过来,都会出问题。

明尼苏达大学的生物工程师John Bischof和同事想出的解法,就是往器官里灌氧化铁纳米颗粒。这些颗粒本身对细胞没什么影响,但当需要复温时,用电磁场一激活,它们就会翻转、重新对齐,从而在整个器官里释放热量。通过调节电磁场的功率,团队还能控制升温速度——等器官升到-120°C之后,升温就可以更快一些。

从大鼠到猪,为什么花了三年?

研究团队其实早在2023年就成功玻璃化了大鼠的肾脏,当时他们复温了在冷冻设备里存了最多100天的肾脏,并移植回大鼠体内。

但大鼠肾脏只有大约1克,猪肾脏大约100克。猪肾脏在大小和外观上都和人的肾脏相似,所以被当作一个不错的模型。问题是,用于大鼠肾脏的冷冻保护剂配方,在猪肾脏上效果没那么好。

"我们不得不重新发现并修改这个配方,"Bischof说,"这就是为什么我们花了三年。"

整个过程相当精细。Bischof说,经常有好几个人同时在做不同的事,确保不出岔子。冷冻保护剂的灌注要慢到能均匀扩散,又要快到尽量减少毒性影响,大约需要两个小时。

这件事到底意味着什么?

先看一个现实问题:仅在美国,每年就有数万例器官移植手术。过去25年里,这些手术被认为挽救了200万年的生命。但缺口依然很大。

一个主要挑战是器官不够用。即使有器官可用,也很难在24到36小时内把它送到合适的接受者那里——这是目前保存人类器官的时间上限。

另一个问题是,接受移植的人需要终身服用抑制免疫系统的药物,防止身体排斥新器官。但这些药物有副作用,还会增加感染和癌症的风险。

如果能长期"储存"器官,这些问题都有望得到缓解:医生有更多时间做配型,也可能提前准备接受者及其免疫系统,从而降低排斥风险。

"有了真正的器官银行……不再是病人等器官,而是器官等病人,"Finger说。

但别急着高兴,还有几件事没解决

研究人员目前还没有证明这些肾脏能长期维持生命。也就是说,它们"复活"了、能产尿了,但能不能长期稳定工作,还是未知数。

不过,领域内的其他人认为这已经是一个里程碑。没有参与这项研究的冷冻生物学家Peter Kilbride说:"感谢上帝,终于有人在一个器官上做到了,并证明它可行。多年来人们一直在尝试、一直失败,现在终于有了这个突破。"

同样没有参与研究的哈佛医学院生物医学工程教授Korkut Uygun说:"他们的工作令人惊叹,将使我们能够真正地、无限期地储存器官。对移植来说,这是一个革命性的时刻。"

回到开头那个问题:器官能不能像存钱一样存起来?现在的答案是——在猪肾脏上,科学家第一次让这件事看起来不那么遥远了。但从"能复活"到"能长期用",中间还有一段路要走。