超冷肾脏成功移植到猪体内，堪称“里程碑式成就”

MIT Technology Review 论文
organ-transplantation supercooling kidney cryopreservation medical-breakthrough biomedical-engineering

摘要

研究人员成功将储存在-4°C超冷状态下的猪肾脏通过压力控制装置进行移植，实现了更长时间的保存，为人类器官储存带来了希望。

<div data-chronoton-summary="&lt;ul&gt;&lt;br&gt;&lt;li&gt;&lt;strong&gt;时间是器官捐献的敌人：&lt;/strong&gt;每年约有三分之一的捐献肾脏被丢弃，部分原因在于它们降解得过快——外科医生通常只有18到24小时的时间将器官移植到受者体内，否则器官将无法使用。&lt;/li&gt;&lt;br&gt;&lt;li&gt;&lt;strong&gt;新设备改变了局面：&lt;/strong&gt;研究人员制造了一种简单的密封设备，可以在不结冰的情况下将肾脏保持在-4°C，无需防冻化学品——将猪肾脏储存长达72小时后再成功移植。&lt;/li&gt;&lt;br&gt;&lt;li&gt;&lt;strong&gt;这些器官不仅存活下来，还茁壮成长：&lt;/strong&gt;超冷肾脏恢复速度比在冰上储存24小时的肾脏更快，在30天内与猪宿主一同生长，其中一个肾脏在200天后检查时仍然看起来完全健康。&lt;/li&gt;&lt;br&gt;&lt;li&gt;&lt;strong&gt;其影响可能非常巨大：&lt;/strong&gt;将储存窗口延长至72小时——甚至可能120小时——可以实现国际捐献、降低运输成本并改善供受者匹配，研究人员希望获得FDA加速批准以开始人体试验。&lt;/li&gt;&lt;br&gt;&lt;/ul&gt;" data-chronoton-post-id="1140765" data-chronoton-expand-collapse="1" data-chronoton-analytics-enabled="1"></div> <p>在器官捐献中，时间就是<em>一切</em>。一旦器官被小心翼翼地移出捐献者体内，它就开始退化。外科医生只有几个小时的时间将其移植到受者体内。时间太长，器官就会变得无法使用。</p> <p>大多数情况下，器官在此期间会被保存在约4°C（39°F）的冰上。它们不能冷冻——在之前的尝试中，冰晶形成，造成了各种损伤。</p> <p>德克萨斯农工大学的Matthew Powell Palm和他的同事们提出了另一种解决方案——一种可以让器官冷却到-4°C（25°F）而不形成任何冰晶的设备。</p> <p>现在，在关于猪器官的新研究中，他的团队证明，至少肾脏可以在该设备中过冷却并保存数天。一旦复温，这些器官已成功移植到动物体内，并且看起来比保存在冰上的器官表现更好。</p> <p>德克萨斯州器官获取组织LifeGift的总裁兼首席执行官Kevin Myer表示，这项工作代表着“一个里程碑式的成就”，他本人并未参与这项研究。</p> <h3 class="wp-block-heading">冷却器官</h3> <p>Powell Palm希望这种方法最终能帮助缓解器官短缺危机。如今，仅在美国就有<a href="https://www.hrsa.gov/net/optn?base=hrsa&amp;path=/data/view-data-reports/national-data">超过10.4万人在等待肾脏移植</a>。据估计，美国每天有<a href="https://www.organdonor.gov/learn/organ-donation-statistics">17人在等待移植中死亡</a>。这在一定程度上是由于捐献的肾脏短缺，但也因为许多可用的肾脏从未到达受者手中。在某些年份，<a href="https://www.cbsnews.com/organdonors/">大约三分之一的捐献肾脏最终被丢弃</a>，通常是它们在到达受者体内时已经退化到无法使用。肾脏可以在冰上储存约24小时，或者放入<a href="https://www.technologyreview.com/2026/03/28/1134766/womans-uterus-kept-alive-outside-the-body-first/">旨在模拟体内条件的设备</a>中，也只能保存大约24小时。Myer说，这并不总是足够长的时间来找到合适的受者并运输器官。</p> <p>世界各地的科学家一直在研究通过将器官冷却到更低温度来延长储存时间的方法。冷却器官会减缓其新陈代谢——温度越低，效果越明显，储存时间越长。</p> <p>我们早已能够成功冷冻保存卵细胞、精子和胚胎，但冷冻大型器官要困难得多。研究团队一直在探索不同的温度和冷冻保护剂（本质上像防冻剂的化学物质），但到目前为止，还没有人能够冷冻人类器官用于移植。&nbsp;&nbsp;</p> <p>作为热动力学家，Powell Palm探索了另一种方法。通过将器官保持在恒定压力下，应该可以在略低于0°C的温度下防止冰晶形成，且无需冷冻保护剂（它们可能有副作用，并且需要在使用于人体移植前获得批准）。&nbsp;</p> <p>为了验证这一理论，Powell Palm和他的同事们制造了一个这样的设备。该设备本质上是一个带有透明盖子的密封腔室。其底部有一个监测器官温度并检查冰晶形成的装置。器官浸泡在一种已经常用于移植保存的<a href="https://www.sciencedirect.com/topics/pharmacology-toxicology-and-pharmaceutical-science/university-of-wisconsin-solution">溶液</a>中。“我总是把这个描述为低技术高科学，”Powell Palm说，“为了理解这个系统中……的动力学，我们已经做了很多工作，但最终……它非常简单。”</p> <h3 class="wp-block-heading">超冷肾脏</h3> <p>为了测试他们的设备，Powell Palm和他的同事们首先从猪体内取出单个肾脏。这些器官用同样的常用溶液冲洗以去除血液，就像移植器官一样。然后，研究团队将一些肾脏在冰上存放两小时或24小时，以模拟人体移植中使用的标准条件。他们还将一些取出的肾脏放入设备中保存24、48或72小时。</p> <p>然后，每个储存的肾脏被移植回原来的供体猪体内。每头猪的第二个肾脏在同一手术中被移除，使得每只动物只剩下被储存并重新植入的肾脏。</p> <p>一旦经过24小时超冷保存的肾脏被移植，它们立即开始产生尿液——这是它们正在工作的关键指标。团队成员还测量了其他肾功能标志物，发现这些器官似乎在移植后约10天内恢复正常工作。</p> <div class="wp-block-image"> <figure class="wp-block-image size-large"><img fetchpriority="high" decoding="async" width="3000" height="1214" src="https://wp.technologyreview.com/wp-content/uploads/2026/07/260722_livercooling_embed1.png?w=840" alt="超冷保存72小时的肾脏在移植后均匀再灌注，并在研究的30天存活期内恢复基线肾功能。" class="wp-image-1140747" srcset="https://wp.technologyreview.com/wp-content/uploads/2026/07/260722_livercooling_embed1.png 3000w, https://wp.technologyreview.com/wp-content/uploads/2026/07/260722_livercooling_embed1.png?resize=300,121 300w, https://wp.technologyreview.com/wp-content/uploads/2026/07/260722_livercooling_embed1.png?resize=768,311 768w, https://wp.technologyreview.com/wp-content/uploads/2026/07/260722_livercooling_embed1.png?resize=1536,622 1536w, https://wp.technologyreview.com/wp-content/uploads/2026/07/260722_livercooling_embed1.png?resize=2048,829 2048w" sizes="(max-width: 3000px) 100vw, 3000px" /><figcaption class="wp-element-caption">一颗超冷保存72小时的肾脏在移植回猪体内后恢复。</figcaption><div class="image-credit">图片提供：RONALD SELLERS, POWELL-PALM LAB, TEXAS A&M UNIVERSITY</div> </figure> </div> <p>Powell Palm说，这比在冰上储存两小时的肾脏慢，但比在冰上储存24小时的肾脏快得多。</p> <p>他表示，超冷保存48和72小时的器官表现相似。“即使在三天——</p>
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# “里程碑式成就”：过冷肾脏成功移植到猪体内 来源：https://www.technologyreview.com/2026/07/23/1140765/supercooled-kidneys-have-been-transplanted-into-pigs-in-a-landmark-achievement/ 在压力控制容器中保持在零下温度的肾脏可以在移植前保存数天，这为长期保存捐赠的人类器官带来了希望。 一张照片插图展示了一只冰冻的猪，内部器官清晰可见，其中肾脏被突出显示。 Sarah Rogers/MIT Technology Review | Getty Images 在器官捐赠领域，时间就是*一切*。一旦器官被小心地从捐赠者体内取出，它就开始变质。外科医生只有几个小时的时间将其植入受体体内。如果时间过长，器官将无法使用。 在大多数情况下，器官在此期间会被保存在冰上，温度约为4°C（39°F）。它们不能被冷冻——在之前的尝试中，冰晶会形成，造成各种损伤。 得克萨斯农工大学的Matthew Powell Palm和他的同事们提出了另一种解决方案——一种可以让器官冷却到-4°C（25°F）而不会形成冰晶的设备。 现在，通过对猪器官的新研究，他的团队证明，至少肾脏可以被过冷并在该设备中保存数天。一旦重新加热，这些器官已成功移植到动物体内，并且似乎比保存在冰上的器官表现更好。 德克萨斯州的器官获取机构LifeGift的总裁兼首席执行官Kevin Myer（未参与该研究）表示，这项工作代表了“一个里程碑式的成就”。 ### 冷却器官 Powell Palm希望这种方法最终能帮助缓解器官短缺危机。如今，仅在美国就有超过10.4万人在等待肾移植。据估计，美国每天有17人在等待移植中死亡。部分原因是缺乏捐赠的肾脏，但也因为许多可用的器官从未到达受体手中。在某些年份，大约三分之一的捐赠肾脏最终被丢弃，通常是因为它们在到达受体时已经退化到无法使用。肾脏可以在冰上保存约24小时，或者放置在旨在模拟身体条件的设备中，也只能维持约24小时。Myer说，这并不总是足够的时间来找到合适的受体并运输器官。 世界各地的科学家一直在研究通过将器官冷却到更低的温度来更长时间地保存器官的方法。冷却器官会减缓其新陈代谢——温度越低，效果越显著，保存时间也越长。 长期以来，我们一直能够成功冷冻保存卵子、精子和胚胎，但要冷冻大型器官则困难得多。研究团队一直在探索各种温度和冷冻保护剂（本质上像防冻剂的化学物质），但到目前为止，还没有人能够冷冻人类器官用于移植。 作为热力学专家，Powell Palm探索了另一种方法。通过将器官保持在恒定压力下浸没，应该可以在略低于0°C的温度下防止冰晶形成，而无需使用冷冻保护剂（这些保护剂可能有副作用，在用于人类移植前需要获得批准）。 为了验证这一理论，Powell Palm和他的同事们创造了一种可以实现这一点的设备。该设备本质上是一个带有透明盖子的密封腔室。其底部有一个监测器官温度并检测冰晶形成的装置。器官浸没在一种通常用于保存移植器官的溶液中。Powell Palm说：“我总是将其描述为低技术含量、高科学含量。我们投入了大量工作来理解这个系统中的动力学……但最终，它相当简单。” ### 过冷肾脏 为了测试他们的设备，Powell Palm和同事们首先从猪身上取出单个肾脏。这些器官像移植器官一样，用同一种常用溶液冲洗以去除血液。然后，团队将一些肾脏在冰上保存2小时或24小时，以模拟人类移植的标准条件。他们还将其余取出的肾脏放入他们的设备中，保存24、48或72小时。 之后，每个保存过的肾脏被重新移植回原来的捐赠猪体内。每头猪的第二个肾脏在同一手术中被移除，使每只动物只剩下保存后并重新植入的肾脏。 一旦24小时过冷肾脏被移植，它们立即开始产生尿液——这是器官工作的关键指标。团队成员还测量了其他肾功能标志物，发现这些器官在移植后约10天内似乎恢复了正常功能。 保存72小时的过冷肾脏在移植后均匀再灌注，并在研究的30天生存期内逐渐恢复基线肾功能。保存了72小时的肾脏在重新移植回猪体内后恢复。图片来源：RONALD SELLERS, POWELL-PALM LAB, TEXAS A&M UNIVERSITY Powell Palm说，这比在冰上保存2小时的肾脏恢复得慢，但比在冰上保存24小时的肾脏恢复得快得多。 他说，保存48小时和72小时的过冷肾脏表现相似。“即使保存三天——是临床标准的三倍——我们得到的恢复速度也比过去三十年的黄金标准更快，”他说。“所以我们对此非常激动。” “这令人印象深刻，”Mass General Brigham for Children的移植外科医生Heidi Yeh说，她也研究器官保存技术。“在其他研究中，保存48小时的肾脏通常需要一两周才能重新开始工作。” ### 生长的器官 过冷器官的长期表现似乎也很好。在30天的时间里，猪的体重增长了约30%——肾脏也随之增长，几乎增大了一倍，以补偿猪的生长和缺少另一颗肾脏。团队对其中一头猪进行了200天的监测，然后取出并分析了它的肾脏。Powell Palm说，即使在那时，器官看起来也很健康。他和同事们上个月在波士顿举行的美国移植大会上展示了这些发现。 今年早些时候，加拿大的研究人员展示他们也可以将猪肾脏冷却到零下温度并移植到猪体内。该团队的方案包括使用冷冻保护剂，器官在移植到猪体内前可保存长达48小时。这些器官存活了一周。 通过让器官过冷保存72小时，并证明它们能健康存活30天或更长时间，Powell Palm和同事们开辟了新天地。“这是历史上首次报道，”他说。 LifeGift的Myer说，这些额外的时间可能会带来巨大变化。这项进步可以让医生有更多时间评估肾脏，将它们与最合适的受体匹配，并及时将器官运送到预期受体手中。他补充说，这还可以实现国际捐赠，并开辟更便宜的运输选择。“目前，肾移植的假定时限是18到24小时，”他说。“如果我们能达到72小时……这将改变一切。” Powell Palm和同事们认为他们甚至可能超过72小时。在初步研究中，保存长达120小时的器官看起来健康，尽管这些器官尚未移植。 由于该过程不需要任何冷冻保护化学物质，团队成员希望获得美国食品和药物管理局的加速批准，从而允许他们在人类移植中测试该设备。 该存储设备简单紧凑，因此Powell Palm认为它易于运输。他说，该设备尚未在航空旅行中测试，但已用于将过冷肾脏从美国一端运到另一端，放在一辆起亚索兰托的后备箱里：“从稳定性角度来看，我们认为这设置了更高的标准。” Powell Palm和他的同事Sebastian Giwa计划在未来几个月内成立一家公司，专门开发这项技术以及其他可以“停止生物时间”的方案，他说。 ### 深度探究 ### 生物技术与健康 ### 保持联系 插图：Rose Wong ## 获取MIT Technology Review的最新更新 发现特别优惠、头条新闻、即将举行的活动等。

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