تنها چند دقیقه پس از ایسکمی (کم خونی موضعی) طول می کشد تا فرآیندهای سلولی مانند اسیدوز داخل سلولی و تورم ایجاد شوند که باعث آسیب به غشاها و اندامک ها می شوند. نتیجه نهایی مرگ سلولی است. اما، چه می‌شود اگر این فرآیندها می‌توانستند کند، متوقف شوند یا حتی معکوس شوند؟

محققان فناوری OrganEx را توصیف می‌کنند که یکپارچگی بافت را حفظ می‌کند، مرگ سلولی را کاهش می‌دهد و فرآیندهای مولکولی و سلولی انتخابی را در چندین اندام حیاتی در خوک‌ها بازیابی می‌کند. این فناوری که یک مایع محافظ سلولی با طراحی خاص را به اندام‌ها و بافت‌ها می‌رساند، گردش خون و سایر عملکردهای سلولی خوک‌ها را یک ساعت کامل پس از مرگشان بازیابی می‌کند. نویسندگان خاطر نشان کردند که “این یافته‌ها ممکن است به افزایش سلامت اندام‌های انسان در طول عمل جراحی و گسترش در دسترس بودن اندام‌های اهداکننده کمک کند.”

این اثر در Nature در مقاله “بازیابی سلولی پس از ایسکمی گرم طولانی مدت کل بدن” منتشر شده است. دیوید آندریویچ، MD، دانشمند پژوهشی علوم اعصاب در دانشکده پزشکی یله، گفت: “همه سلول‌ها فوراً نمی‌میرند، یک سری رویدادهای طولانی‌تر وجود دارد. این فرآیندی است که در آن می توانید مداخله کنید، متوقف کنید و برخی از عملکردهای سلولی را بازیابی کنید.”

این تحقیق بر اساس پروژه قبلی تحت رهبری یله است که در سال 2019 منتشر شد، که گردش خون و عملکردهای سلولی خاصی را در مغز خوک مرده با فناوری به نام BrainEx بازیابی کرد. نناد سستان، MD، PhD، پروفسور نوروبیولوژی در دانشکده پزشکی یله، گفت: “اگر ما بتوانیم برخی از عملکردهای سلولی را در مغز مرده، عضوی که بیشتر مستعد ابتلا به ایسکمی است، بازیابی کنیم  این فرضیه را مطرح کردیم که مشابه آن در سایر اعضای حیاتی قابل پیوند نیز قابل دستیابی است.”

محققان یک نسخه اصلاح شده از BrainEx به نام OrganEx را روی کل بدن خوک اعمال کردند. این فناوری شامل یک دستگاه پرفیوژن شبیه به دستگاه‌های قلب و ریه – که کار قلب و ریه‌ها را در حین جراحی انجام می‌دهد – و یک مایع آزمایشی حاوی ترکیباتی است که می‌تواند سلامت سلولی را ارتقا داده و التهاب را در سراسر بدن خوک سرکوب کند. ایست قلبی در خوک های بیهوشی که یک ساعت پس از مرگ با OrganEx تحت درمان قرار گرفتند، ایجاد شد. شش ساعت پس از درمان با OrganEx، دانشمندان دریافتند که برخی از عملکردهای سلولی کلیدی در بسیاری از نواحی بدن خوک‌ها از جمله قلب، کبد و کلیه‌ها فعال است و برخی از عملکرد اندام‌ها بازسازی شده است. به عنوان مثال، آنها شواهدی از فعالیت الکتریکی در قلب پیدا کردند که توانایی انقباض را حفظ می کرد.

سستان گفت: «ما همچنین توانستیم گردش خون را در سراسر بدن بازیابی کنیم، که این ما را شگفت زده کرد.” او گفت که به طور معمول وقتی قلب از تپش باز می ایستد، اندام ها شروع به تورم می کنند، رگ های خونی فرو می ریزند و گردش خون را مسدود می کنند. با این حال، گردش خون بازسازی شد و اندام‌های خوک‌های مرده‌ای که تحت درمان OrganEx قرار گرفتند، در سطح سلول‌ها و بافت‌ها فعالیت داشتند.

ورسلیا گفت: “در زیر میکروسکوپ، تشخیص تفاوت بین یک عضو سالم و عضوی که پس از مرگ با فناوری OrganEx درمان شده بود دشوار بود.” علاوه بر این، تجزیه و تحلیل رونویسی تک هسته الگوهای بیان ژن خاص اندام و نوع سلول را نشان داد که منعکس کننده فرآیندهای ترمیم مولکولی و سلولی خاص است.

مشابه آزمایش‌های قبلی، محققان همچنین دریافتند که فعالیت سلولی در برخی از مناطق مغز احیا شده است، اگرچه هیچ فعالیت الکتریکی سازمان‌یافته‌ای که نشان‌دهنده هوشیاری باشد در هیچ بخشی از آزمایش شناسایی نشد.

تیم به ویژه از مشاهده حرکات عضلانی غیرارادی و خود به خود در ناحیه سر و گردن در هنگام ارزیابی حیوانات تحت درمان که در تمام آزمایش شش ساعته بیهوش باقی ماندند شگفت زده شدند. سستان گفت: “این حرکات نشان دهنده حفظ برخی عملکردهای حرکتی است.”

محققان نوشتند که مطالعه آنها “شامل یک منبع جامع از تغییرات خاص نوع سلولی در طول فواصل مشخص ایسکمیک و مداخلات پرفیوژنی است که چندین اندام را در بر می گیرد، و پتانسیل نادیده گرفته شده برای بازیابی سلولی پس از ایسکمی گرم طولانی مدت کل بدن در یک پستاندار بزرگ را نشان می دهد. ” آنها تاکید کردند که مطالعات بیشتری برای درک عملکردهای حرکتی ظاهراً بازسازی شده در حیوانات ضروری است و بررسی اخلاقی دقیق از سوی دانشمندان و متخصصان اخلاق زیستی مورد نیاز است.

به گفته نویسندگان، فناوری OrganEx در نهایت می تواند چندین کاربرد بالقوه داشته باشد. به عنوان مثال، می‌تواند عمر اندام‌ها را در بیماران انسانی افزایش دهد و دسترسی اعضای اهداکننده را برای پیوند افزایش دهد. همچنین ممکن است بتواند به درمان اندام‌ها یا بافت آسیب‌دیده در اثر ایسکمی در طول حملات قلبی یا سکته کمک کند.

استفان لاتام، مدیر مرکز بین رشته ای یله برای اخلاق زیستی، گفت: “کاربردهای بالقوه متعددی از این فناوری جدید هیجان انگیز وجود دارد. با این حال، ما باید نظارت دقیقی بر تمام مطالعات آینده داشته باشیم، به ویژه مطالعاتی که شامل پرفیوژن مغز است.”