異種交叉循環平臺。圖片來源：Nature Medicine
晚期肺癌患者的悲慘現實是，患者遠遠多於可供捐贈的肺。先不說供體極少，就算有，大部分供體肺也是嚴重受損，無法使用。
然而，這並沒有難住科學家們。
北京時間7月14日，發表在《Nature Medicine（自然醫學）》上的一項新研究中，美國哥倫比亞大學的研究團隊，通過使用一種新的實驗技術——與一隻活體豬共享其循環系統，成功讓一個受損的人肺恢復了功能。這種稱為異種（跨物種）交叉循環的技術充分利用人體的自我修復機制，超越了目前修復供體肺的技術能力。
該研究第一作者、外科醫生兼哥倫比亞大學首席研究員Ahmed Hozain和生物醫學工程師John D. O』Neill說：「正是這種內在的生物修復機制，在足夠長的時間內，使我們能修復那些無法挽救的嚴重受損肺。」
圖片來源：Nature Medicine
該技術的基本原理與一種名為體外肺灌注（EVLP）的現有供肺修復技術類似。EVLP是將肺置於無菌的容器中，與呼吸機、泵和過濾器相連。肺的溫度維持在人體溫度，一種含氧、營養和蛋白質的無血溶液在肺中循環。當液體被泵入器官時，這個循環就是灌注部分。
EVLP通過維持供體肺的穩定甚至稍微修復了它們，以幫助挽救生命。但這項技術所提供的時間窗是有限的，它只能將正常體溫支持到6小時，而在這麼短的時間內對於生物自我修復功能的發揮是個很大挑戰。
為此，該研究團隊用豬和多年的研究換來的寶貴時間。
2017年時，O'Neill領導了異種交叉循環平臺的開發。去年，哥倫比亞大學的生物醫學工程師Gordana Vunjak-Novakovic和範德比爾特肺研究所的外科醫生Matthew Bacchetta領導了另一項研究，他們通過將受損的豬肺與其他豬相連使受損的豬肺被修復。
今年早些時候，該團隊將平臺的運行時間延長至4天。
現在，研究人員透露，他們已經成功地使用相同的技術將5隻受損的人肺與豬相連，其中包括一隻嚴重受傷的肺，該肺因使用EVLP無法恢復功能。
Vunjak-Novakovic說：「現在我們能在目前標準的臨床體外肺灌注系統中修復一個無法恢復的供體肺。這是迄今為止對我們的交叉循環平臺最嚴格的驗證，顯示了其臨床應用的巨大前景。」
在這項研究中，研究團隊獲得了六個被EVLP拒絕移植的供體肺。實驗中五5個肺通過頸靜脈插管連接到已被免疫抑制的麻醉豬上，以防止其免疫系統攻擊肺部。第六個對照肺與未免疫抑制的豬相連。
所有的肺都經歷了24小時的異種交叉循環，同時研究人員仔細監測器官的生理和生化參數。
研究人員發現，對照肺很快就分解了，它開始形成多餘的液體，血液循環破裂，炎症和免疫標誌物上升，形成血塊，呼吸功能下降，所有這些都與超急性排斥反應一致。
而這與實驗用肺的對比再明顯不過了。儘管之前都有損傷，但這些肺的細胞活力、組織質量、炎症反應和呼吸功能均有顯著改善。
圖片來源：Nature Medicine
尤其是未能通過EVLP的肺經歷了令人震驚的轉變。它在冰上駐留了22.5小時，又接受了5小時的EVLP。在這之後，右肺被接受移植，但左肺受損嚴重，它持續腫脹和積液，多個移植中心都拒絕接受。
然而，在與豬共用循環系統24小時後，受損的肺開始出現修復的跡象。雖然沒有完全恢復，但已經遠遠超出了預期。
圖片來源：Nature Medicine
研究人員說，這表明他們的交叉循環平臺可以與EVLP聯合使用，以幫助恢復EVLP無法單獨保存的肺。
不過，它還不能完全用於臨床。因為首先，豬也會分享血液以外的東西，比如疾病。
正因為如此，這項技術的任何臨床應用都需要用醫療級別的動物，而這並不便宜，但它仍在異種移植研究中：豬的器官可以移植到人類受體上，目前正在狒狒身上進行試驗。
另一種選擇是，人類受體本身可能成為交叉循環平臺的基礎，被連接到自身將接受的肺部，甚至有一天可能是其他器官。
研究人員在論文中寫道：「對異種交叉循環迴路的改造可以用於其他人體器官的研究和恢復，包括肝臟、心臟、腎臟和四肢。最終，我們設想異種交叉循環可以作為一個轉化研究平臺來擴大移植研究，也可以作為一種生物醫學技術來幫助解決器官短缺問題，使以前無法挽救的供體器官得以恢復。」
論文連結：
https://www.nature.com/articles/s41591-020-0971-8