损伤使大多数供体肺无法使用,等待肺移植的患者面临着较高的死亡风险[1]。虽然体外肺灌注(EVLP)能够在一定程度上恢复供体肺的质量,但仍面临着巨大的挑战。因此,我们迫切需要创新的解决方案来降低相关的发病率和死亡率。
发表于Nature Medicine上的一项研究证实了无法进行肺移植的急性损伤的人类肺部,包括在EVLP上未能恢复的肺,可以通过外植人类肺和约克夏猪之间的全血交叉循环来恢复[2]。
图源:维基百科 美国约克夏猪注释
约克夏猪
该研究描述了一种异种交叉循环系统,它支持无法进行肺移植的供体肺的活性和功能恢复。尽管由于常见的损伤原因导致基线呼吸功能受损(PaO2/FiO2<300 mmHg),包括创伤性肺损伤(肺1)、严重的肺实变和水肿(肺2,4和5)以及吸入性肺炎(肺3),但在异种交叉循环的24小时内,人类肺一直显示出功能和组织学上的改善。
表1.人类肺供者的人口学特征和临床特征
DOI:10.1038/s41591-020-0971-8
在体外支持之前,这项研究中的肺部受到严重损伤,并经历了较长的冷缺血时间,但在异种交叉循环24小时后,显示出显著的功能改善和低于先前报道[4]的炎症细胞因子浓度。
这些结果表明,对于标准的EVLP不能恢复的肺,交叉循环可以作为一种补充方法。在未来,可以在多天交叉循环期间采用旨在促进内源性修复的治疗策略,以加速更多肺的恢复,并扩大可用器官的供应范围。
猪因其生理上与人类相似而被广泛用于异种移植研究。尽管基因工程猪在消除急性异种移植排斥反应方面取得了进展,但长期暴露异种抗原会导致抗体介导的排斥反应和移植物失败仍然是个问题。
异种交叉循环可以绕过异种移植存在的障碍,因为:(1)在异种交叉循环期间,人肺暴露于循环中的猪异种抗原是短暂的,降低了慢性排斥反应的风险;(2)通过异种交叉循环回收的人肺用于将人体器官移植到人类受体,从而避免了与异种抗体介导的排斥反应相关的风险。
对八项调查猪抗原致敏研究的回顾得出结论[6],在对猪抗原致敏之后,没有证据表明随后的同种异体移植存在抗体介导或加速的细胞排斥反应。
表2.探讨HLA致敏是否对猪异种移植不利的八项研究
DOI:10.1111/xen.12393
根据这项研究结果,临床应用得以拓展。
其中标准的供体器官不能在EVLP上恢复,可以使用异种交叉循环进行恢复。
异种跨循环平台的应用前景展望
交叉循环可以作为临床EVLP的补充方法,以恢复损伤的供体肺,也可作为免疫调节和先进的器官生物工程的转化研究平台,进一步研究悬而未决的免疫学问题,并使体外器官恢复、再生、生物工程和先进治疗干预的研究成为可能。
参考文献:
[1]World Health Organization. World HealthStatistics 2017: Monitoring Health for the SDGs, Sustainable Development Goals(World Health Organization, 2017).
[2]Ahmed E. Hozain et al. Xenogeneiccross-circulation for extracorporeal recovery of injured human lungs, NATUREMEDICINE (2020).
[3]Cypel, M. et al. Normothermic ex vivo lungperfusion in clinical lung transplantation. N. Engl. J. Med. 364, 1431–1440(2011).
[4]Sykes, M. & Sachs, D. H. Transplantingorgans from pigs to humans. Sci. Immunol. 4, eaau6298 (2019).
[5]Li,Q. et al. Is sensitization to pigantigens detrimental to subsequent allotransplantation? Xenotransplantation 25,e12393 (2018).