让猪脑离体50分钟后再“复活”;让患病器官与身体隔离,使“猛药”只在患病器官内循环;用猪的“活器官”做手术培训,达到血管破裂出血、胆汁分泌等真实手术效果……这随便一个都堪比科幻电影的场景,在中山大学器官捐献研究所所长、中山大学附属第一医院器官移植中心主任、奇点医疗科技(广州)有限公司首席科学家何晓顺及其团队的技术支持下,如今都在一步步成为现实。
如今,团队研究的离体器官养护技术,以及基于该技术诞生的系列原创产品,已成为广东以颠覆式创新激发新质生产力动能的生动案例。近日,在广东省卫生健康新质生产力——探院第二站:中山大学附属第一医院,南都记者采访了何晓顺教授团队,探访他们如何从解决临床难题出发,实现器官移植技术破局,并完成科技成果转化的闭环。
一次医学奇迹:
让猪脑离体50分钟后再“复活”
既往临床研究认为,心脏停跳5-8分钟后,就会造成脑死亡,导致心脏骤停患者抢救成功率极低。近日,何晓顺教授联合国际团队发表在国际期刊《欧洲分子生物学组织分子医学》的研究成果,或将改写这一医学定论。
根据媒体报道,研究人员在将猪脑与身体分离50分钟后,将猪脑连接体外生命支持设备。使猪脑实现了“复活”——恢复大脑功能,并保持一定时间的活力。据悉,研究团队在6小时后主动终止了实验。
据介绍,该实验正是依托团队研发的无缺血器官养护系统完成。该设备连接人工心脏、人工肺脏部件,还利用血液常温灌注技术养护着一个活的猪肝脏,为离体猪大脑提供血液循环。研究显示,在体外心肺肝复合生命系统的支持下,离体大脑的水肿显著减轻,神经细胞的活力和细胞显微结构得到明显改善,可恢复并维持脑电活动。中山大学科学研究院副处长、器官移植中心主任医师赵强表示,此项研究或将推动急救模式的革新。
而这一医学奇迹,依靠的正是何晓顺团队深耕多年的一项核心技术——离体器官养护技术。
无缺血器官移植
“就是在汽车行驶中,把它的发动机换掉”
从宏观角度到微观角度,医学研究可以分为不同层面。然而,从研究人群的流行病学、研究个体的临床医学,再到研究细胞的细胞生物学、研究分子的分子医学,中间唯独缺少了研究器官的“器官医学”。何晓顺表示,正是由于缺乏成熟的离体器官培养技术及理念,才导致器官方面的中观研究远远落后于微观和宏观层面研究。
基于此,他和团队在世界范围内首先提出“器官医学”理念——基于离体器官养护技术平台,在器官层面上精准开展医学研究及治疗。一种医学研究的新思维和新模式诞生了。
赵强表示,在传统的器官移植手术中,器官会遭受严重的缺血损伤,这是器官移植术中最大的不确定性,也是器官移植领域存在了长达半个多世纪的世界性技术难题。这导致器官植入病人体内后,容易造成器官衰竭和多种并发症。部分患者在成功接受移植手术后,恢复效果却并不乐观。“攻克这一问题的难度,就相当于在高速公路上开着车,在发动机不停转的情况下,把发动机换掉。”赵强说。
对此,何晓顺教授团队从临床难题出发,致力于“离体器官养护”的核心技术开发,研发出了体外多器官修复系统。该系统构建起适宜离体器官生存的仿生环境,保证离体器官的血液供应、为离体器官提供必要的营养物质,实现了肝、肾、心、肺、肠、脑等多种器官离体后继续长期维持正常生理功能。
何晓顺教授。南都记者 钟锐钧 摄
中山一院已完成300余例
无缺血肝移植手术
我们经常会在新闻或影视剧画面中看到这样一幕:从器官捐献者身上取下的器官会先放在冰桶里保存,然后再由医生争分夺秒地转运,移植给患者。按照这种传统的器官移植方法,器官离体后,处于缺血的“失活”状态,医生没有标准方法评估器官的功能是否正常。就像为了给活虾保鲜,会把虾放进冰桶里,但却无法准确预测把冰鲜的虾放回湖里时,虾还会不会活着。
然而,在无缺血肝脏灌注系统的支持下,这一问题可以得到有效解决。据赵强介绍,依托新技术,医生可以根据“活器官”上分泌的胆汁评估乳酸代谢、肝酶、肝细胞功能、胆管细胞功能等指标,由此动态判断器官的健康水平。
继2017年7月成功实施全球首例无缺血肝移植后,何晓顺团队在2018年成功将无缺血移植技术应用在肾脏移植中,在2021年成功应用在心脏移植中。无缺血器官移植技术,为器官移植手术带来了技术变革。《美国移植杂志》2018刊文表示,这“是器官移植历史上的一个里程碑”“器官移植将进入‘热移植’时代”。
更重要的是,由于器官在移植过程中接受的血流没有中断,器官的损伤程度也大大减少。目前,中山一院何晓顺教授团队已经在无缺血肝脏灌注系统的支持下,完成了近300例肝移植。相较于传统方法,新技术下移植肝复流后综合征(例如再灌注后造成的心脏骤停)发生率下降92.1%,谷丙转氨酶(最常用和最敏感的肝脏功能检测指标)峰值下降77.7%,1年患者生存率提高9.8%。“过去,我们医院做肝移植手术的1年患者生存率在90%左右,提高9.8%后,基本接近100%。”赵强说。
不仅如此,从西方传入中国的器官移植术,经中国科学家变革后,也开始吸引西方专家“慕名而来”。国际器官移植学会(TTS)现任主席John Fung教授、美国哈佛大学附属布莱根妇女医院移植外科主任Stefan教授、德国移植协会前任主席Bjoern Nashan教授等国外器官移植领域专家前来中山一院观摩学习。何晓顺教授团队还牵头成立了包括牛津大学、剑桥大学、伯明翰大学、格罗宁根大学、麻省总医院、克利夫兰医院、芝加哥大学的国际多中心协作组,专门研究无缺血器官移植。
开辟“器官医学”的多元应用场景
在离体器官维护技术的支持下,何晓顺教授团队还将器官医学领域延伸到教学、药物研发、器官隔离治疗等新方面。
在器官教学方面,团队在国际首创将常温机械灌注技术引入腹腔镜培训,研发出活器官腹腔镜培训系统,目前已在多家医学院校、医疗机构用于教学。该系统将屠宰场的猪内脏“变废为宝”,通过灌注技术离体养活秒变“练手神器””,具有血管破裂出血、胆汁分泌等真实手术效果。能为学员提供沉浸式真实手术培训环境,提高培训效率,防范手术风险。据介绍,相较于传统使用活猪的腹腔镜培训,“活器官”腹腔镜培训系统可以将成本从万元级别缩减至千元级别。
用活器官腹腔镜培训系统进行腹腔镜手术培训。受访者供图
在器官药筛方面,国际首创人疾病器官研究平台,能够实现手术切除的疾病器官长期维护。有望成为新一代药物研发平台,加快创新药物研发进程。
在器官治疗方面,研发器官隔离治疗设备。将器官与人体环境“隔离”,用机器来“接管”器官,让药物只在患病器官中“内循环”。消除“一个器官患病,所有器官均需接受治疗”的临床医学痛点,真正实现“头痛医头,脚痛医脚”。目前,该设备已经在大动物实验成功的基础上完成了三例临床成功探索。
在器官捐献方面,首创用于心死亡器官捐献设备,可成功利用既往手段无法实施捐献的器官,有望提升捐献器官质量,缓解器官短缺难题。
相信在“器官医学”这个未来生命科学的新赛道上,广东省更多颠覆式创新成果正在成为“利器”加持新质生产力塑造,也有望推动器官医学从一个临床概念上升为医学战略,激活全新产业链发展,造福更广大临床患者,为打造我国医学“硬实力”提供内生引擎。
采写:南都记者 王诗琪 通讯员 粤卫信