Yale-wetenschappers herstellen cel- en orgaanfunctie bij varkens na de dood

Illustratie van orgaanperfusie en cellulair herstel met OrganEx-technologie. De celbesparende bloedanaloog wordt een uur na de dood aan vitale organen afgeleverd. Krediet: Marin Balaic

Door Yale ontwikkelde technologie herstelt de cel- en orgaanfunctie bij varkens na de dood, een mogelijke doorbraak op het gebied van orgaantransplantatie.

Binnen slechts enkele minuten na de laatste hartslag begint een cascade van biochemische gebeurtenissen, veroorzaakt door een gebrek aan bloedstroom, voedingsstoffen en zuurstof, de cellen en organen van een lichaam te vernietigen. Een team van onderzoekers van[{” attribute=””>Yale University has discovered that massive and permanent cellular failure doesn’t have to happen so quickly.

Using a new technology the scientists developed that delivers a specially designed cell-protective fluid to organs and tissues, the team restored blood circulation and other cellular functions in pigs a full hour after their deaths. They report their findings in the August 3 edition of the journal Nature.

Their results may help extend the health of human organs during surgery and expand the availability of donor organs, the authors said.

All cells do not die immediately, there is a more protracted series of events,” said David Andrijevic, associate research scientist in neuroscience at Yale School of Medicine and co-lead author of the study. “It is a process in which you can intervene, stop, and restore some cellular function.”

The research builds upon an earlier Yale-led project that restored circulation and certain cellular functions in the brain of a dead pig with technology dubbed BrainEx. Published in 2019, that study and the new one were led by the lab of Yale’s Nenad Sestan, the Harvey and Kate Cushing Professor of Neuroscience and professor of comparative medicine, genetics, and psychiatry. The new study involved senior author Sestan and colleagues Andrijevic, Zvonimir Vrselja, Taras Lysyy, and Shupei Zhang, all from Yale.

If we were able to restore certain cellular functions in the dead brain, an organ known to be most susceptible to ischemia [inadequate blood supply]hadden we de hypothese dat iets soortgelijks ook zou kunnen worden bereikt in andere vitale transplanteerbare organen, “zei Sestan.

In de nieuwe studie pasten de wetenschappers een aangepaste versie van BrainEx, OrganEx genaamd, toe op het hele varken. De technologie bestaat uit een perfusieapparaat vergelijkbaar met hart-longmachines – die het werk van het hart en de longen doen tijdens operaties – en een experimentele vloeistof die verbindingen bevat die de cellulaire gezondheid kunnen bevorderen en ontstekingen door het hele lichaam van het varken kunnen onderdrukken. Een hartstilstand werd geïnduceerd bij verdoofde varkens, die een uur na de dood werden behandeld met OrganEx.

Zes uur na de behandeling met OrganEx ontdekten de onderzoekers dat bepaalde belangrijke cellulaire functies actief waren in veel delen van het lichaam van de varkens, waaronder het hart, de lever en de nieren. Bovendien waren enkele orgelfuncties hersteld. Ze vonden bijvoorbeeld bewijs van elektrische activiteit in het hart, dat het vermogen om samen te trekken behield.

We waren ook in staat om de bloedsomloop door het hele lichaam te herstellen, wat ons verbaasde,” zei Sestan.

Normaal gesproken beginnen de organen te zwellen, wanneer het hart stopt met kloppen, de bloedvaten instorten en de bloedsomloop blokkeren, zei hij. Toch werd de bloedsomloop hersteld en bleken de organen van de overleden varkens die een OrganEx-behandeling kregen, functioneel op het niveau van cellen en weefsel.

Onder de microscoop was het moeilijk om het verschil te zien tussen een gezond orgaan en een orgaan dat na de dood met OrganEx-technologie was behandeld”, zei Vrselja.

Net als in het experiment van 2019 ontdekten de wetenschappers ook dat de cellulaire activiteit in sommige delen van de hersenen was hersteld. Tijdens enig deel van het experiment werd echter geen georganiseerde elektrische activiteit gedetecteerd die op bewustzijn zou wijzen.

Het team was vooral verrast om onwillekeurige en spontane spierbewegingen in het hoofd- en nekgebied te observeren toen ze de behandelde dieren evalueerden, die gedurende het hele zes uur durende experiment verdoofd bleven. Deze bewegingen duiden op het behoud van sommige motorische functies, zei Sestan.

Aanvullende studies zijn nodig om de ogenschijnlijk herstelde motorische functies bij de dieren te begrijpen, benadrukten de onderzoekers. Ze riepen ook op tot een rigoureuze ethische beoordeling door andere wetenschappers en bio-ethici.

De experimentele protocollen voor de laatste studie werden goedgekeurd door Yale’s Institutional Animal Care and Use Committee en geleid door een externe advies- en ethische commissie.

De OrganEx-technologie zou uiteindelijk verschillende potentiële toepassingen kunnen hebben, aldus de onderzoekers. Het zou bijvoorbeeld de levensduur van organen bij menselijke patiënten kunnen verlengen en de beschikbaarheid van donororganen voor transplantatie kunnen vergroten. Het kan ook helpen bij de behandeling van organen of weefsels die zijn beschadigd door ischemie tijdens hartaanvallen of beroertes.

Er zijn talloze potentiële toepassingen van deze opwindende nieuwe technologie”, zegt Stephen Latham, directeur van het Yale Interdisciplinair Centrum voor Bio-ethiek. “We moeten echter zorgvuldig toezicht houden op alle toekomstige onderzoeken, met name alle onderzoeken die perfusie van de hersenen omvatten.”

Referentie: “Cellulair herstel na langdurige warme ischemie van het hele lichaam” door David Andrijevic, Zvonimir Vrselja, Taras Lysyy, Shupei Zhang, Mario Skarica, Ana Spajic, David Dellal, Stephanie L. Thorn, Robert B. Duckrow, Shaojie Ma, Phan Q. Duy, Atagun U. Isiktas, Dan Liang, Mingfeng Li, Suel-Kee Kim, Stefano G. Daniele, Khadija Banu, Sudhir Perincheri, Madhav C. Menon, Anita Huttner, Kevin N. Sheth, Kevin T. Gobeske, Gregory T. Tietjen, Hitten P. Zaveri, Stephen R. Latham, Albert J. Sinusas en Nenad Sestan, 3 augustus 2022, Natuur.
DOI: 10.1038/s41586-022-05016-1

Het onderzoek werd gefinancierd door het Amerikaanse ministerie van Volksgezondheid en Human Services, de National Institutes of Health en het National Institute of Mental Health.

Dit werk werd ondersteund door de NIH BRAIN Initiative subsidies MH117064, MH117064-01S1, R21DK128662,T32GM136651, F30HD106694 en Schmidt Futures.

Leave a Comment