肺病晚期的可悲现实是,病人数量远远超过可用的供体肺。这不仅仅是因为捐献者数量少,而且许多供体肺严重受损,无法使用。
2020年7月13日发表在《自然医学》上面的一篇科研论文《Xenogeneic cross-circulation for extracorporeal recovery of injured human lungs(译:异种交叉循环用于体外修复受损肺)》却带来了一个“奇葩”的好消息:通过使用一种新的实验技术,能够使人类受损的肺恢复功能——通过与活猪共享其循环系统。

这充分利用了人体的自我修复机制,超越了目前供体肺修复技术的能力。
哥伦比亚大学的首席研究员、外科医生艾哈迈德·霍扎因和生物医学工程师约翰·奥尼尔说:“正是在足够长的时间内提供了内在的生物修复机制,使我们能够修复那些无法挽救的严重受损肺。”。
这一实验的基本原理与一种名为体外肺灌注(EVLP)的现有供肺修复技术类似,该技术将肺置于无菌穹顶(半球型罩)中,与呼吸机、泵和过滤器相连。
肺部的温度保持在人体温度,并且循环通过包含氧气,营养物质和蛋白质的无血溶液。当液体被泵送通过器官时,这种循环就是灌注的一部分。

EVLP通过维持供体肺的稳定甚至稍微修复它们,帮助挽救了生命。但是这项技术所提供的时间窗是有限的——它只能进行8个小时,这段时间针对生物修复功能的启动并不是很长。
这是研究团队用他们的猪和多年的研究换来的宝贵时间。
2017年,奥尼尔领导开发了异种(跨物种)交叉循环平台。去年,其中两名研究人员,哥伦比亚大学的生物医学工程师戈尔达纳·武贾克·诺瓦科维奇(Gordana Vunjak-Novakovic)和范德比尔特肺病研究所的外科医生马修·巴切塔(Matthew Bacchetta)领导了一项研究,他们通过将受损的猪肺与其他猪相连来恢复了原状。
今年早些时候,该团队将平台的运行时间延长至4天。
现在,研究人员透露,他们已经成功地使用相同的技术将五只受损的人肺与猪相连,其中包括一只严重受伤的肺,该肺因使用EVLP无法恢复功能。
诺瓦科维奇说:“我们能够在目前标准的临床体外肺灌注系统上修复一个无法恢复的供体肺。”“这是迄今为止我们交叉循环平台最严格的验证,显示出其临床实用性的广阔前景。”
在这项研究中,研究小组获得了6个被拒绝移植的肺。实验中的五只肺通过颈静脉插管连接到被麻醉的猪的免疫抑制上,以防止猪的免疫系统攻击肺部。第六个对照组的肺附着在一只未被免疫抑制的猪身上。

实验中经过24小时的修复后肺部大体恢复正常
所有的肺都接受24小时异种交叉循环,同时研究人员仔细监测器官的生理和生化参数。
对照肺很快就分解了。它开始形成多余的液体,血液循环破裂,而炎症和免疫标志物上升,形成血块,呼吸功能降落,所有这些都与超急性排斥反应一致。
这与实验用肺的对比再明显不过了。尽管之前都有损伤,但肺的细胞活力、组织质量、炎症反应和呼吸功能均有显著改善。
特别是EVLP失败的肺的变化令人瞠目结舌。它在冰上停留了22.5小时,并收到了5小时的EVLP。在这之后,右肺被接受移植,但左肺完全受损。它有持续的肿胀和积液,多个移植中心都拒绝拒绝移植该肺。
然而,在与猪共用血液24小时后,受损的肺开始出现修复迹象;虽然没有完全恢复,但已经远远超出了人们的预期。研究人员说,这表明他们的交叉循环平台可以与EVLP联合使用,以帮助恢复EVLP无法单独保存的肺部。
不过,它还没有准备好投入临床应用。首先,猪可以分享血液以外的东西。比如疾病。
正因为如此,这项技术的任何临床应用都需要医疗级的动物,而这并不便宜——但这仍在研究中,用于异种移植,其中可以将猪的器官移植到人类受体中。(目前正在狒狒中对其进行测试。)
另一种选择是,受者自身可能会成为交叉循环平台的基础,并附着在他们将自己接受的肺部上,甚至有一天甚至会与其他种类的器官相连(即差不多在人身上装一个猪的肺)。
研究人员在论文中写道: “对异种交叉循环回路的修改可以使其他*体器人官**的研究和恢复,包括肝脏,心脏,肾脏和四肢 。”
“最终,我们假想异种交叉循环既可以用作转化研究平台来加强移植研究,又可以用作生物医学技术来通过恢复以前无法挽救的供体器官来帮助解决器官短缺问题。”