科學(xué)家首次實(shí)現(xiàn)心臟組織的等容過(guò)冷儲(chǔ)存與復(fù)蘇

　　在移植用的組織和器官方面，目前面臨的最大挑戰(zhàn)，就是防止可能造成嚴(yán)重?fù)p害的冰晶積聚。不過(guò)加州大學(xué)伯克利分校的一項(xiàng)新研究，已經(jīng)給我們帶來(lái)了新的希望。在近日發(fā)表于《自然通訊生物學(xué)》期刊上的一篇文章中，科學(xué)家們首次使用了被稱(chēng)作“等容過(guò)冷”（isochoric supercooling）的心臟組織保存與恢復(fù)技術(shù)。

　　大約 16 年前，加州大學(xué)伯克利分校（UC Berkeley）的 Boris Rubinsky 開(kāi)創(chuàng)了被稱(chēng)作“等容過(guò)冷”的新技術(shù)。

　　特點(diǎn)是能夠避免在生物材料的保存過(guò)程中，形成對(duì)組織有害的冰晶。除了食品保鮮，未來(lái)捐贈(zèng)的器官，也將獲得更長(zhǎng)的保存期限。

　　本月早些時(shí)候發(fā)表的題為《人類(lèi)心臟微組織的等容過(guò)冷保存與復(fù)蘇》的新研究，還提到了這項(xiàng)技術(shù)能夠節(jié)省大量能源。

　　傳統(tǒng)等壓冷凍方案，需要在恒定氣壓下將物體冷凍。而等容過(guò)冷技術(shù)，則采用了將物體浸沒(méi)于液體中的方案。

　　通過(guò)將其密封在排除空氣的剛性容器中，即使溫度降到了冰點(diǎn)以下，內(nèi)部也不會(huì)留有冰晶形成的空間。

　　此前，Rubinsky 團(tuán)隊(duì)曾將樣品冷卻至 -22 ℃（-7 ℉）的低溫，同時(shí)保持 40% 的材料未被凍結(jié)。

　　Rubinsky 解釋稱(chēng)：“這其實(shí)利用了基礎(chǔ)的熱力學(xué)原理 —— 當(dāng)要凍結(jié)的材料被限制于一個(gè)剛性盒子中時(shí)，只有部分體積會(huì)被凍結(jié)”。

　　在最新實(shí)驗(yàn)中，研究人員使用了先前開(kāi)發(fā)的芯片心臟系統(tǒng)。其中的心臟組織，則是由成體干細(xì)胞生長(zhǎng)而來(lái)。

　　該組織能夠以與人類(lèi)心臟相似的節(jié)奏來(lái)跳動(dòng)，微流體通道用于模擬細(xì)胞暴露于營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)和藥物的過(guò)程。

　　在將這種工程組織浸入等容過(guò)冷室中、并冷卻至 -3 °C（26.6 °F）后，研究人員隔了 24 / 48 / 72 小時(shí)取出細(xì)胞，并嘗試將之在 37 ℃（98.6 ℉）的溫暖溫度下恢復(fù)。

　　結(jié)果發(fā)現(xiàn)，65~80% 的樣本組織能夠恢復(fù)自律跳動(dòng)，且經(jīng)歷不同冷凍儲(chǔ)存時(shí)間的樣本之間也沒(méi)有觀察到顯著的差異。

　　后續(xù)的樣本檢查，證明了等容過(guò)冷沒(méi)有改變心臟組織的結(jié)構(gòu)完整性、也沒(méi)有極大地改變心率或波形 —— 盡管經(jīng)歷較長(zhǎng)冷卻時(shí)間的組織，其心跳持續(xù)時(shí)間有略微上升的趨勢(shì)。

　　此外接受過(guò)等容過(guò)冷實(shí)驗(yàn)的心臟組織，還能夠?qū)Ρ环Q(chēng)作“異丙腎上腺素”的藥物保持反應(yīng)（用于提升心率）。

　　主要合著者、魯賓斯基實(shí)驗(yàn)室博士后學(xué)者 Matt Powell-Palm 表示：“據(jù)我們所知，這是有史以來(lái)第一份關(guān)于自律工程化人類(lèi)心肌組織的過(guò)冷與復(fù)蘇報(bào)告”。

　　目前科學(xué)家們正在嘗試將這項(xiàng)專(zhuān)利研究應(yīng)用于臨床，甚至拓展到心臟之外的其它器官組織。