Wissenschaftler triple Lagerzeit von menschlichen Spender-Lebern: NIH-geförderten Forschungsprojekt entwickelt neue Methode zur Erhaltung menschlichen Leber zur transplantation

Wissenschaftler haben deutlich verlängert die Zeit der menschlichen Leber gespeichert werden können, für die transplantation, die durch modifizieren einer vorherigen Protokoll zur Verlängerung der Lebensfähigkeit von Ratten-Lebern. Zuvor, menschliche Lebern wurden nur für durchschnittlich neun Stunden, aber die neue Methode der Konservierung pflegt Leber-Gewebe für bis zu 27 Stunden, was-Transplantation-ärzte und Patienten einen viel längeren Zeitrahmen, mit zu arbeiten.

Die Forschung wird unterstützt durch das National Institute of Biomedical Imaging and Bioengineering (NIBIB) und das National Institute of Diabetes and Digestive und Nierenerkrankungen (NIDDK), Teil der Nationalen Institute der Gesundheit.

Wie ein Glas-container, gebrochen durch gefrorenes Wasser, wenn die Zellen einzufrieren, Sie erleben oft irreparablen Schäden. Da menschliche Zellen sind besonders sensibel, Spender-Leber gespeichert werden, über dem Gefrierpunkt bei 4 Grad Celsius. Als Ergebnis, ärzte können in der Regel nur die Erhaltung der menschlichen Leber neun Stunden, bevor die Chancen auf eine erfolgreiche transplantation drastisch verringern. Dieser kurzen Zeit macht es schwieriger, und manchmal unmöglich, zu bekommen die Organe kompatibel sind, Patienten die sich weiter entfernt.

Die „Bereitstellung von lebensfähigen Organen, um passende Empfänger innerhalb des Fensters von Lebensfähigkeit kann oft der schwierigste Aspekt der Organtransplantation,“ sagte Seila Selimovic, Ph. D., Direktor des NIBIB Engineered Gewebe-Programm. „Indem wir ärzten und Patienten mehr Zeit, diese Forschungsarbeit könnte eines Tages beeinflussen Tausende von Patienten, die Wartezeit für Leber-Transplantationen.“

In früheren Studien von NIH finanziert, Martin Yarmush, Ph. D., Direktor des Center for Engineering in der Medizin, Korkut Uygun, Ph. D., außerordentlicher professor der Chirurgie, und Ihren Kollegen am Massachusetts General Hospital (MGH), Boston, mussten neue Techniken entwickelt, die verlängert die Zeit, Rattenleber (Leber -) Gewebe gespeichert werden können, bei tiefen Temperaturen ohne Schaden. Sie waren in der Lage, tun Sie dies, indem Sie eine modifizierte Glukose-Verbindung, 3-OMG, und PEG-35kD-eine Zutat in Frostschutzmittel –, schützende Lösung, die Sie verwenden, um zu kühlen die Leber. Die PEG-Verbindung senkt die Temperatur, bei der die Zellen einfrieren und 3-OMG fungiert als ein Schutzmittel gegen die Kälte. Mit diesen Ergänzungen, Sie waren in der Lage zu kühlen, die Ratte Leber zu ?6 Grad Celsius, ohne zu frieren Sie-einen Prozess namens Unterkühlung.

Während jedoch die Techniken, arbeitete mit der Ratte Leber, die in diesen früheren Studien war es nicht erfolgreich, wenn angewandt, um die menschliche Leber, die 200 mal größer. Der Größe Unterschied deutlich erhöht die Gefahr, dass eiskristalle beginnen würde spontan bilden (heterogene Eis Keimbildung), so dass die Orgel unbrauchbar für eine transplantation. In einem Papier veröffentlichte in der Natur-Biotechnologie auf Sept. 9, Reinier de Vries, M. D., research fellow in der Chirurgie, Shannon Tessier, Ph. D., Lehrer in der Chirurgie am MGH und an der Harvard Medical School, Boston, und Uygun, und Ihre Mitarbeiter in MGH detail drei neue Schritte, um das Protokoll zu verhindern, dass sich Eis Keimbildung und Erhaltung menschlichen Lebern für bis zu 27 Stunden.

„Mit Unterkühlung, da die Lautstärke erhöht wird es exponentiell schwieriger zu verhindern Eisbildung bei Temperaturen unter null“, sagte de Vries. „Früher gab es eine Menge Experten, die sagte,“ dieses ist erstaunlich, in kleine Ratten, aber es wird nicht funktionieren in menschlichen Organen, “ und jetzt haben wir erfolgreich skaliert es bis 200-mal von der Ratte zum menschlichen Leber, die mit einer Kombination von Technologien.“

Der erste Schritt war die Grenze den Kontakt der Aufbewahrung von Flüssigkeit zu Luft. Wenn unterkühlten, die Leber eingetaucht sind, in der Unterkühlung schützende Lösung. Die Forscher fanden, dass die Gefahr von Eis-Kristalle bilden stark erhöht werden in Gebieten, wo die Lösung in Kontakt mit Luft. Um dieses Risiko auszuschalten, die Wissenschaftler entfernten die Luft aus dem storage-Lösung, die Tasche vor Unterkühlung, wodurch die chance der spontanen Eis Keimbildung auf der Oberfläche des Organs.

Als Nächstes wollen die Wissenschaftler enthalten zwei zusätzliche Zutaten, um die schützende Lösung zum Schutz der Hepatozyten. Das erste Additiv, trehalose, hilft, schützen die Zellen und stabilisieren die Zellmembranen. Die zweite, Glycerin, unterstützt die schützenden Eigenschaften des 3-OMG-Glukose-Verbindung Hinzugefügt, die in den vorherigen Experimenten. Beide Additive wurden in der Kryo-Konservierung von Zellen im Labor, aber nicht in der Erhaltung von Organen für eine transplantation.

Schließlich entwickelten Sie eine neue Methode für die Bereitstellung der Erhaltung Lösung, um die Leber. Die traditionelle Methode der Lieferung der Schutz-Lösung verwendet die in früheren Studien mit der Hand zu Spülen Erhaltung Lösung durch das Gewebe. Jedoch, das neue schützende Lösung ist dicker als die herkömmlichen Lösungen und kann zu Schäden an der Zelle, die Auskleidung der Innenseite der Blutgefäße. Neben, der höheren Viskosität bedeutet, die Lösung ist oft nicht gleichmäßig verteilt in der gesamten Orgel, die Erhöhung der Wahrscheinlichkeit von Eis-nukleation Verbreitung und einfrieren der Leber. Um dieses problem zu bekämpfen, haben die Forscher Maschine perfusion — ein Weg, der Bereitstellung von Sauerstoff und Nährstoffen zu den Kapillaren in biologischen Geweben, während außerhalb des Körpers-bei 4 Grad Celsius mit der traditionellen schützende Lösung. Sie dann langsam sinken die Temperaturen, während die Erhöhung der Konzentration des schützenden Additiven. Das gestaffelte Vorgehen erlaubt die hepatische Gewebe Zeit, sich anzupassen und die Lösung war in der Lage, verbreitete sich in der ganzen Orgel mehr einheitlich.

Während die Forscher noch für die Implantation eines Leber erhalten mit dieser neuen Methode in eine menschliche Subjekt, das die traditionellen Normen der Beurteilung der Leber Lebensfähigkeit zeigen, dass dieser Prozess nicht negativ auf die Orgel.

„Diese neue Leber Bewahrung-Methode beispielhaft für NIH‘ s Ziel zu fördern, die Entdeckung und übersetzung von innovativen Ideen“, sagte Averell H. Sherker, M. D, NIDDK-Programm-Direktor für Leber-Erkrankungen. „Mit weiterer Forschung, Organe werden in der Lage, größere Entfernungen Reisen und profitieren am meisten kritisch Kranken Patienten, die eine Leber-transplantation.“

Diese Arbeit wurde unterstützt durch NIH National Institute of Biomedical Imaging und Bioengineering und dem National Institute of Diabetes and Digestive und Nierenerkrankungen unter Preis zahlen R21EB023031, R01DK096075, R01DK107875, R01DK114506.