Przełom w przeszczepach wątroby: urządzenie, dzięki któremu wątroba żyje poza ciałem 7 dni

Monika Majewska
opublikowano: 20-01-2020, 17:50

Szwajcarscy naukowcy skonstruowali urządzenie, które przez tydzień utrzymuje wątrobę przy życiu poza ciałem. Pomaga także na regenerację uszkodzonego narządu. Znajdująca się w urządzeniu wątroba funkcjonuje tak, jakby nadal była częścią organizmu. Naukowcy przekonują, że dzięki takiemu rozwiązaniu liczba organów dostępnych do przeszczepów powinna znacząco się zwiększyć.

Ten artykuł czytasz w ramach płatnej subskrypcji. Twoja prenumerata jest aktywna

Standardowo wątroba pobrana do przeszczepu jest przechowywana statycznie w warunkach chłodniczych. Takie rozwiązanie umożliwia przechowywanie narządu poza ciałem człowieka przez około 12-18 godzin.

Jednak dzięki urządzeniu, które zostało skonstruowane przez szwajcarskich naukowców, można wydłużyć możliwy czas przechowywania wątroby poza ciałem człowieka do 7 dni. Dzięki temu wątroba będzie mogła znacznie dłużej czekać na biorcę do przeszczepu. Poza tym nowatorskie urządzenie pomaga naprawić uszkodzoną wątrobę, przywracając jej wszystkie funkcje. Dzięki temu organy, które dotychczas były odrzucane do przeszczepu z powodu uszkodzeń, będą mogły być wykorzystane. 

Technologia ta nosi nazwię Liver4Life i została opracowana pod egidą Instytutu Wyss Zurich, który zgromadził specjalistyczną wiedzę techniczną i biomedyczną ekspertów z UniversityHospital Zurich (USZ), ETH Zurich i University of Zurich (UZH). 

Jak działa szwajcarskie urządzenie do perfuzji wątroby?

Podstawą technologii opracowanej przez naukowców z Zurichu jest złożony system perfuzyjny, naśladujący większość podstawowych funkcji organizmu człowieka. Urządzenie zastępuje serce, płuca, trzustkę, nerki i jelito cienkie. 

Wątroba jest podłączona do mechanizmu zewnątrzustrojowego przez tętnicę wątrobową, żyłę wrotną, żyłę główną i przewód żółciowy. Maszyna utrzymuje narząd przy życiu, pompując przez niego bogatą w tlen krew, jednocześnie usuwając dwutlenek węgla, a także dostarczając składniki odżywcze oraz hormony. 

Krew jest doprowadzana przez tętnicę wątrobową i żyłę wrotną. Tętnica wątrobowa otrzymuje krew bogatą w tlen pod wysokim ciśnieniem w sposób pulsacyjny, podczas gdy żyła wrotna otrzymuje krew pod niskim ciśnieniem o obniżonej zawartości tlenu (krew żylna, niepulsacyjna). System utrzymuje nasycenie tlenem w żyle głównej na poziomie 65 proc. Hemodynamika tętnic wątrobowych jest ściśle kontrolowana przez automatyczny wlew środków zwężających i rozszerzających naczynia krwionośne. 

Zautomatyzowano także podawanie insuliny i glukagonu w celu utrzymania fizjologicznego poziomu glukozy we krwi. Technologia perfuzji obejmuje także membranę dializacyjną do usuwania produktów odpadowych.

W ludzkim ciele wątroba i inne narządy poruszają się rytmicznie. Aby zasymulować ten ruch w urządzeniu, naukowcy umieścili w nim wątrobę na silikonowej macie, pod którą znajduje się nadmuchiwany balon, połączony z oscylatorem powietrza (w celu wywołania ruchu oscylacyjnego). Dzięki temu wątroba jest automatyczne podnoszona i opuszczana 15 razy na minutę. 

Urządzenie umożliwia także monitorowanie wzrostu wątroby, jak również ocenę zdolności funkcjonalnej narządu. Wynika z niej, że wątroba funkcjonuje tak, jakby była w ciele człowieka, na co wskazuje produkcja żółci, synteza czynników krzepnięcia, białek krwi, utrzymana energia komórkowa (ATP), odpowiednia reakcja narządu na hormony trzustkowe, leki wazoaktywne czy nienaruszona struktura wątroby znajdującej się w urządzeniu.

Maszyna do perfuzji jest w pełni zautomatyzowana, nie potrzeba więc stałej obecności personelu medycznego.

Wątroba poza ciałem może przeżyć nawet 7 dni

Dzięki tej innowacyjnej technologii wątroba może przeżyć poza ciałem nawet przez 7 dni. Póki co teza ta została udowodniona w badaniach na zwierzętach. Naukowcy pobrali wątroby od ośmiu świń i umieścili je w urządzeniu. Do narządów była dostarczana krew zwierząt. Cały proces odbył się bez dodawania jakichkolwiek produktów krwiopochodnych. Po tygodniu naukowcy zbadali żywotność organów. Wszystkie wątroby zachowały swoje funkcje.

Następnie badacze wykorzystali te narządy do przeszczepu u świń. Kontrolnie wykonali także pięć przeszczepów wątrób, które przed operacją były przechowywane przez 2-3 godziny w standardowych, chłodniczych warunkach.

Jak przyznali, po transplantacji nie znaleźli żadnej różnicy w funkcjonowaniu między wątrobą z urządzenia a organami, które przed przeszczepem były przechowywane tradycyjnymi metodami.

Urządzenie do perfuzji wątroby pozwala także na regenerację narządu poza ciałem człowieka

Poza tym ta innowacyjna technologia pozwala na regenerację uszkodzonego narządu, nawet jeśli nie jest on w całości. Ponadto pozwala na oczyszczenie wątroby ze złogów tłuszczu i produktów ubocznych metabolizmu, co zostało udowodnione na ludzkich organach.

Jak wynika ze wstępnego badania, sześć z dziesięciu słabej jakości ludzkich wątrób, odrzuconych przez wszystkie centra transplantacyjne w Europie, dzięki urządzeniu odzyskało w ciągu tygodnia wszystkie funkcje. Jednak w tym przypadku perfuzję przeprowadzono przy użyciu zakonserwowanego preparatu zawierającego składniki krwi.

Następnym krokiem naukowców jest wykorzystanie takich narządów do przeszczepu u ludzi.

Dzięki urządzeniu do perfuzji z jednej wątroby można otrzymać kilka narządów do przeszczepu

Jak przekonują badacze z Zurychu, ta nowatorska metoda regeneracji może być zastosowana zarówno w autologicznym, jak i allogenicznym przeszczepie wątroby. W tym pierwszym przypadku cały proces składa się z kilku etapów:

  1. chirurgiczna resekcja małego zdrowego kawałka wątroby od pacjenta
  2. wzrost tego kawałka w maszynie do perfuzji, aż do osiągnięcia przez narząd wystarczającego rozmiaru
  3. retransplantacja zregenerowanej w urządzeniu wątroby pierwotnemu pacjentowi przy jednoczesnym usunięciu pozostałej części chorego narządu

W przypadku allogenicznego przeszczepu wątroby narząd dawcy zostaje podzielony na kilka części, które następnie są umieszczone w maszynie do perfuzji. Po 7 dniach wzrastają do pożądanej wielkości. W ten sposób z jednej wątroby można otrzymać kilka narządów do przeszczepu.

"Sukces tego unikalnego systemu perfuzyjnego, opracowanego w ciągu czterech lat przez grupę chirurgów, biologów i inżynierów, otwiera drogę do nowych zastosowań urządzenia w transplantologii i onkologii oraz pomagania pacjentom, dla których brakowało narządów" - podsumowuje Pierre-Alain Clavien ze Szpitala Uniwersyteckiego w Zurychu, jeden z autorów pracy, która ukazała się na łamach pisma "Nature Biotechnology".

Urządzenie do perfuzji wątroby - przed Szwajcarami byli Brytyjczycy

Szwajcarscy naukowcy nie są pierwszymi, którzy opracowali system do perfuzji wątroby. Wcześniej dokonali tego specjaliści z The King's College Hospital, Oxford University i firmy OrganOx.

Jak tłumaczą badacze, przechowywanie wątroby przeznaczonej do przeszczepu w tradycyjny sposób zmniejsza jej aktywność metaboliczną, co oznacza, że nie funkcjonuje tak, jak w ciele człowieka. Dodatkowo trzymanie wątroby w lodzie dłużej niż 14 godzin może być ryzykowne i doprowadzić do uszkodzenia narządu, m.in. z powodu braku tlenu. Wówczas nie może być on już przeznaczony do przeszczepu.

W związku z tym skonstruowali oni system, który utrzymuje wątrobę dawcy "przy życiu" w temperaturze ciała do 24 godzin, dostarczając do narządu natlenowaną krew, leki i składniki odżywcze. Dodatkowo pozwala ocenić żywotność organu, czego nie można zrobić, gdy jest on przechowywany w lodzie.

"To urządzenie jest pierwszym tego rodzaju całkowicie zautomatyzowanym urządzeniem do perfuzji wątroby - powiedział w 2013 r. Constantin Coussios, profesor inżynierii biomedycznej z Oxford University i jednocześnie dyrektor techniczny firmy OrganOx, która produkuje urządzenie.

W tym samym roku z powodzeniem przeszczepiono dwie wątroby, które były wcześniej przechowywane w ten sposób. Operacja zakończyła się powodzeniem, a pacjenci wrócili do zdrowia.

"Te pierwsze badania kliniczne potwierdziły, że możemy podtrzymywać działanie wątroby poza ludzkim organizmem i wiele godzin później wszczepić ją pacjentowi" – powiedział wówczas prof. Constantin Coussios.

Następnym krokiem były badania pilotażowe z udziałem kolejnych pacjentów. Zakończyły się one powodzeniem, gdyż w 2019 r. Narodowy Instytut Zdrowia i Opieki (National Institute for Health and Care Excellence, NICE) zatwierdził stosowanie systemu, uzasadniając, że działa on prawidłowo i jest  bezpieczny dla pacjentów.

Źródło: Youtube.com/Royal Academy of Engineering

Urządzenie do perfuzji wątroby w Polsce

System do perfuzji wątroby opracowali również Holendrzy. Nosi on nazwę Liver Assist. W tym przypadku wątroba jest umieszczana w urządzeniu, które utrzymuje narząd w temperaturze 37 st. C oraz dostarcza do niego specjalny płyn perfuzyjny, opracowany przez naukowców z University Medical Center Groningen (UMCG). Oprócz składników odżywczych płyn ten zawiera specjalne białko, które może transportować tlen. Krew dawcy nie jest więc potrzebna do perfuzji jego narządu. Pierwszy przeszczep u ludzi z wykorzystaniem zregenerowanej w ten sposób wątroby odbył się w 2017 r.

Naukowcy z UMCG mogą poprawić nie tylko jakość wątroby, lecz także innych narządów przeznaczonych do przeszczepu, takich jak płuca czy nerki. W przeszłości specjaliści z tego uniwersytetu z powodzeniem przeszczepili płuca po poprawieniu ich wydajności za pomocą tej technologii.

Warto wiedzieć, że program perfuzji pobranej i przygotowywanej do przeszczepienia wątroby z zastosowaniem systemu Liver Assist jest realizowany w Klinice Chirurgii Ogólnej, Transplantacyjnej i Wątroby Warszawskiego Uniwersytetu Medycznego.

Źródło: Youtube.com/Organ Assist

PRZECZYTAJ TAKŻE: Cząstka nas zostaje i żyje w kimś innym - o przeszczepach wątroby rozmawiamy z prof. Krzysztofem Zieniewiczem

Jednoczasowe przeszczepienie serca i wątroby to olbrzymie wyzwanie logistyczne [WIDEO]

Bibliografia:

  1. An integrated perfusion machine preserves injured human livers for 1 week [Dostęp: 20.01.2020 r. https://www.nature.com/articles/s41587-019-0374-x]
  2. World Premiere in Zurich: Machine Keeps Human Livers Alive for One Week Outside of the Body [Dostęp: 20.01.2020 r. https://www.media.uzh.ch/en/Press-Releases/2020/Liver.html]
  3. Regeneration of the human liver outside of the body [Dostęp: 20.01.2020 r. https://www.wysszurich.uzh.ch/projects/wyss-zurich-projects/liver4life]
  4. Device keeps liver "alive" outside body in medical first [Dostęp: https://www.reuters.com/article/us-liver-device-transplant/device-keeps-liver-alive-outside-body-in-medical-first-idUSBRE92E0SI20130315]
  5. NICE approves machine perfusion of livers for transplantation in the NHS [Dostęp: 20.01.2020 r. http://www.ox.ac.uk/news/2019-01-18-nice-approves-machine-perfusion-livers-transplantation-nhs]
  6. UMCG makes rejected donor liver suitable for transplantation [Dostęp: 20.01.2020 r. https://www.umcg.nl/EN/corporate/News/Paginas/UMCG-makes-rejected-donor-liver-suitable-for-transplantation.aspx]

Źródło: Puls Medycyny

Podpis: Monika Majewska

Najważniejsze dzisiaj
× Strona korzysta z plików cookies w celu realizacji usług i zgodnie z Polityką Plików Cookies. Możesz określić warunki przechowywania lub dostępu do plików cookies w Twojej przeglądarce.