冷冻一年的猪肾脏被成功“复活”

# 被"冷冻"一年的猪肾脏成功复活 来源：https://www.technologyreview.com/2026/10/15/1146091/pig-kidneys-that-were-frozen-for-a-year-have-been-brought-back-to-life 科学家称，被冷却至 \-150°C 并在冷冻柜中保存数月的猪肾脏，首次被成功复温并恢复了功能。他们希望将这一成果应用于人类器官。 这些大小与人类肾脏相似的肾脏被保存在一种类似玻璃的状态中，其中一个案例持续了一年多。复温后，这些肾脏先在机器上进行了测试，随后被移植到猪体内，恢复了颜色并开始产生尿液——这些都是肾脏恢复工作的关键标志。 "十年前……我不会说我对此真的抱有很大期望，"明尼苏达大学移植外科医生 Erik Finger 说，他是这项研究的共同负责人。"最后一次移植完成后，我走出房间，说了一句：'这意义重大。'"该研究已发布在预印本网站 bioRxiv (https://www.biorxiv.org/content/10.64898/2026.10.07.756990v1) 上，尚未经过同行评审。 这些肾脏并不完美，研究者也尚未证明它们能长期维持生命。但该领域的其他专家表示，这一结果代表了一项里程碑式的成就。 "谢天谢地，终于有人在一个器官上实现了这一点，并证明它确实有效，"低温生物学家 Peter Kilbride 说，他是 Kyros Kairos 的联合创始人，该公司致力于改善低温保存研究的经费支持，Kilbride 并未参与这项研究。"多年来，人们不断尝试却未能迈过这一步。现在，我们终于迎来了这个突破。" "他们的工作令人惊叹，将使我们能够真正实现器官的无限期储存，"哈佛医学院生物医学工程师兼外科学教授 Korkut Uygun 说，他同样未参与这项研究。"这是移植医学的革命性时代。" ### 争取时间 仅在美国，每年就有数万例器官移植手术。据估计，过去 25 年间这些手术已挽救了 200 万年的生命 (https://jamanetwork.com/journals/jamasurgery/fullarticle/2100153)。但仍有很大的改进空间。 一个主要挑战是可用器官的短缺。即使器官可供移植，也很难在 24 至 36 小时内将其送达合适的受体——这是目前人体器官保存的极限时间。 接受器官移植的患者还必须在余生中服用免疫抑制药物。这些药物旨在防止身体排斥新器官，但会带来副作用，并增加感染和癌症的风险。 能够长期储存器官的能力有望解决所有这些挑战。医生将有更多时间将器官与受体进行匹配，也有望降低器官排斥的风险——通过提前准备受体及其免疫系统来实现。 "实现了真正的器官储存……就不再是患者等待器官，而是器官在等待患者，"Finger 说。 科学家们已经能够通过一种名为玻璃化的方法将细胞冷却至超低温度，使其本质上变成类似玻璃的状态。这项技术已用于保存卵子、精子和胚胎。但对整个器官进行玻璃化要困难得多。 一些问题可以通过冷冻保护剂来避免——这些化学物质的作用类似防冻液，可防止形成破坏性的冰晶。但这些化学物质往往具有极高的毒性。此外，快速而均匀地冷却大块组织也很困难，而均匀地将整个器官复温同样极具挑战性。 Finger 和同事与明尼苏达大学生物工程师 John Bischof 合作，提出了一种解决方案。器官注入冷冻保护剂后，再灌注氧化铁纳米颗粒。这些纳米颗粒不会对细胞产生任何影响。但在复温时，可以通过电磁场将其激活。 当该电磁场的射频在两种状态之间切换时，纳米颗粒也会随之翻转，重新与磁场对齐，从而在整个器官中释放热量。通过调节电磁场的功率，团队可以控制加热速率，使温度一旦达到 \-120°C 后加速升温。 研究者曾于 2023 年发表的一篇论文中 (https://www.nature.com/articles/s41467-023-38824-8)，利用这种方法成功玻璃化了大鼠肾脏。当时，他们复温了在冷冻柜中保存长达 100 天的肾脏，并将其移植到大鼠体内。 此后，团队一直在尝试将同样的成功扩展到更大的器官上。猪肾脏被认为是人类肾脏的良好模型——大小相近，外观相似。大鼠肾脏约重一克，猪肾脏约重一百克。 这并不容易。用于玻璃化大鼠肾脏的冷冻保护剂在猪器官中效果不佳。"我们不得不重新摸索并改良配方，"Bischof 说。"这就是为什么我们花了三年时间。" ### 冷冻肾脏 该程序的第一步是从供体猪身上取出一个肾脏。取出后，用常用的器官保存液冲洗肾脏以清除血液，装入袋中，暂时放在保温箱内的冰床上，然后运往工程实验室。 到达实验室后，团队成员取出肾脏，将其连接到一台他们设计的用于控制器官温度和压力的设备上。然后开始注入冷冻保护剂混合液，速度要足够慢以确保在器官内均匀分布，又要足够快以尽量减少毒性影响。整个过程大约需要两个小时。 下一步是灌注氧化铁纳米颗粒，通过器官泵送大约七到八分钟，Finger 说。然后开始冷却器官，将冷氮气蒸气泵入放置器官的腔室中。 这是一个精细的过程，团队必须确保器官内部均匀冷却。与此同时，他们必须尽快降低肾脏温度以防止结冰。"通常需要多个人同时做不同的事情，以确保一切不出现差错，"Bischof 说。 当器官在约 \-120°C 达到玻璃化状态时，它"表现得像玻璃一样"，Finger 说。"到那时，它可以在很长一段时间内保持稳定——我们认为甚至是无限期的。"然后团队会暂停冷却过程，以确保器官完全呈玻璃态，否则可能会开裂。 暂停之后，如果一切顺利，肾脏最终被冷却至 \-150°C。一旦放入冷冻柜，它可以存放数天、数周，甚至数月。团队已经将少量肾脏储存了一年多。 ### 重获粉色 对这些肾脏的真正考验在于将它们从冷冻柜中取出、复温并冲洗掉化学物质和纳米颗粒之后。它们能维持生命吗？迄今为止，团队已通过几种不同的方式测试了部分肾脏。 在一组实验中，研究人员将复温后的肾脏放在灌注装置上 (https://www.technologyreview.com/2026/07/24/1140790/the-quest-to-keep-organs-alive-outside-the-body/)——这类系统已用于移植手术中，既为器官提供营养，也帮助医生在器官离体后对其进行评估。 在另一组实验中，Finger 和同事将复温后的肾脏移植到猪体内，并监测了两个小时。Finger 表示，在两组实验中，复温后的肾脏都似乎恢复了。"它们很快就恢复了血色，"他说。 团队观察到血液流入复温后的移植肾脏，使其恢复颜色。图片来源：研究者提供 衡量肾脏功能的方法有很多，但一个关键指标是器官能否产生尿液。在这一方面，复温后的肾脏表现良好，尽管其尿液产生量约为正常预期水平的三分之二。"它们在一分钟左右就会产生尿液，"Finger 说。"我们知道它们在工作。" 大多数复温肾脏仅被储存了数天或数周，但有一个在冷冻柜中存放了刚超过一年。当 Finger 和同事将其复温并放到灌注装置上时，发现它"立即"开始产生尿液。"它实际上看起来比许多其他肾脏都好，"Finger 说。"我们现在可以放心地说，我们能储存肾脏一年并复温后获得良好的功能。" "能够维持一年的时间意义重大，"Kevin Myer 说，他是总部位于德克萨斯州的器官获取组织 LifeGift (https://www.lifegift.org/) 的总裁兼首席执行官。如果能如此长时间地储存器官，将彻底改变器官移植。他设想建立器官库，在患者无法等待的紧急情况下按需使用，例如某些药物过量或枪伤的情况。 ### 最后的障碍 但这项技术尚未准备好投入临床大规模应用。除了尿液产量低于预期外，复温后的肾脏还显示出损伤迹象。研究者表示，这些损伤似乎是由冷冻保护剂化学物质造成的。 正如 Kilbride 所说："这是一个重大的突破，但只解决了一半的问题。" 团队已经证明复温后的肾脏能够恢复血流，这"非常重要"，被视为该领域先驱的低温生物学家 Greg Fahy 说。但他对器官的损伤程度感到担忧。"从这些实验中，我们无法判断这些肾脏是否能维持生命。" 但 Fahy 是生物科技公司 Intervene Immune 和 21st Century Medicine（他同时担任后者执行总监）的首席科学官，他承认这些肾脏一旦长期置于活体内会如何表现尚不清楚。 Finger 也希望找到修复肾脏损伤的方法。其他研究表明，移植器官在灌注装置上时健康状况可以得到改善 (https://www.technologyreview.com/2026/09/14/1144010/donated-livers-can-be-made-biologically-younger/)。而且受损的肾脏进入体内后可能会进行一定程度的自我修复。Finger 认为，无论如何，人类肾脏对这一过程的耐受性可能优于猪肾脏。 下一步将在猪身上进行更长时间的肾脏移植测试。团队以及该领域的许多其他研究者还将继续寻找毒性更低的冷冻保护剂。Finger、Bischof 及其同事还计划开展人体肾脏的相关实验。 Finger 持乐观态度。"我们会看到损伤的存在，它并不完美……但我们现在已经走到了它有效的这一步，"他说。"这些是我们领域的重大历史性里程碑，我们对此感到非常兴奋。"