Supercooled kidneys have been transplanted into pigs in a “landmark achievement”

超冷肾脏成功移植猪体内实现“重大突破” | MIT技术评论

生物技术与健康

超冷肾脏成功移植猪体内实现“重大突破”

在压力控制容器中保持亚零度温度的肾脏可在移植前储存数天，为人类捐献器官的长期保存带来希望。

作者：

• Jessica Hamzelou 档案页面

2026年7月23日

Sarah Rogers/MIT技术评论 | Getty Images

执行摘要

在器官捐赠领域，时间就是生命。一旦器官从捐赠者体内小心取出，就会立即开始退化。外科医生只有数小时时间将其植入接受者体内。等待太久，器官将变得无法使用。

大多数情况下，器官在此期间会保持在约4摄氏度（39华氏度）的冰上保存。它们不能被冷冻——此前尝试中，冰晶形成会导致各种损伤。

德克萨斯A&M大学的Matthew Powell Palm及其同事提出了一种替代方案——一种可将器官冷却至-4摄氏度（25华氏度）而无需形成冰晶的装置。

在最新针对猪器官的研究中，他的团队证明至少肾脏可以被超冷保存并在该设备中储存数天。重新升温后，这些器官已成功移植到动物体内，且表现优于冰上保存的器官。

LifeGift组织（位于德克萨斯州的器官获取组织）总裁兼首席执行官Kevin Myer表示，这项工作代表了“重大突破”，他本人未参与该研究。

器官冷却

Powell Palm希望这一方法最终能缓解器官短缺危机。目前，仅在美国就有超过104,000人等待肾脏移植。据估计，美国每天约有17人在等待移植过程中死亡。这在一定程度上是由于缺乏捐赠肾脏，但也是因为许多可用肾脏从未到达接受者手中。在某些年份，约三分之一的捐赠肾脏最终被丢弃，通常是因为到达接受者时已退化到无法使用。肾脏可在冰上保存约24小时，或放入模拟人体条件的设备中保存约24小时。Myer表示，这并不总是足够时间找到合适的接受者并运输器官。

全球科学家一直在研究通过将器官冷却至更低温度以延长保存时间的方法。冷却器官会减缓其新陈代谢——温度越低，效果越显著，保存时间越长。

我们早已成功实现卵子、精子和胚胎的冷冻保存，但冷冻大器官要困难得多。各团队一直在探索不同温度和冷冻保护剂（本质上像防冻剂的化学物质），但迄今为止无人成功实现人类器官的冷冻移植。

作为热力学专家，Powell Palm探索了另一种方法。通过在恒定压力下将器官浸没，理论上可以在略低于0摄氏度的温度下防止冰晶形成，而无需使用冷冻保护剂（这可能带来副作用且需在人体移植前获得批准）。

为了验证这一理论，Powell Palm及其同事开发了一种能够实现该功能的设备。该设备本质上是一个密封腔室，配有透明盖板。其底部装有监测器官温度并检测冰晶形成的装置。器官被浸泡在一种已广泛用于移植保存的溶液中。"我总是将这项技术描述为'低技术含量的高科技'，" Powell Palm表示，"虽然我们投入了大量工作来理解系统中发生的动力学过程，但最终……其实非常简单。"

超冷肾脏

为测试该设备，Powell Palm及其团队首先从猪身上取出单个肾脏。这些器官通过与移植器官相同的常用溶液进行冲洗以清除血液。随后，团队将部分肾脏在冰上保存2小时或24小时，以模拟人类移植的标准条件。同时，他们还将部分移除的肾脏放入设备中保存24小时、48小时或72小时。

这些保存后的肾脏被重新移植回原始供体猪体内。在移植过程中，每只猪的第二颗肾脏被移除，使每只动物仅保留一颗保存后的肾脏并重新植入。

当24小时超冷肾脏被移植后，它们立即开始排尿——这是其功能正常的关键指标。团队成员还测量了其他肾脏功能指标，发现这些器官在移植后约10天内恢复了正常功能。

一颗经过72小时超冷保存的肾脏在被移植回猪体内后也恢复了功能。

COURTESY RONALD SELLERS, POWELL-PALM LAB, TEXAS A&M UNIVERSITY

Powell Palm表示，与保存2小时的冰上肾脏相比，72小时超冷肾脏的恢复速度较慢，但比保存24小时的冰上肾脏快得多。

他表示，保存48小时和72小时的超冷器官表现相似。"即使在3天——是临床标准三倍的时间——我们获得的恢复速度也比……过去三十年的黄金标准更快，"他说。"因此我们对此感到非常兴奋。"

麻省总医院儿童医疗中心的移植外科医生Heidi Yeh也研究器官保存技术，她表示："这令人印象深刻。在其他研究中，保存48小时的肾脏通常需要一周或更长时间才能重新开始工作。"

能够生长的器官

超冷保存的器官在长期使用中也表现良好。在30天的观察期内，这些猪的体型增长了约30%——肾脏也随着它们的生长而扩大，几乎翻倍以补偿猪的生长和缺少第二颗肾脏的情况。团队在移除并分析肾脏前，对其中一只猪进行了200天的监测。Powell Palm表示，即使在那时，该器官看起来仍然健康。他和同事于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，加拿大研究人员也展示了将猪肾脏冷却至零下温度并移植到猪体内的方法。该团队的方案包括使用防冻剂，器官在移植前可保存长达48小时。这些器官在移植后存活了一周。

Powell Palm及其同事通过将器官超冷保存72小时，并证明其在30天或更长时间内仍能正常工作，取得了突破性进展。"这是历史上首次有报道显示这种情况，"他说。

Myer of LifeGift 表示，这些额外的时间可能会带来巨大差异。这一进展可以为医生争取更多时间评估肾脏、将其匹配给最适合的受捐者，并及时将器官运送至目标受体。他补充说，这还能实现国际捐赠并开启更经济的运输方式。"目前，肾移植的假设时间限制是18到24小时，"他表示，"如果我们能延长到72小时……这将彻底改变现状。"

Powell Palm 和他的同事认为，他们甚至可能突破72小时的限制。在初步研究中，保存长达120小时的器官仍保持健康状态，尽管这些器官尚未进行移植。

由于该过程无需任何冷冻保护剂，团队成员希望获得美国食品药品监督管理局的加速审批，从而能够将该设备用于人体移植试验。

这种存储设备结构简单且体积紧凑，因此 Powell Palm 认为它易于运输。虽然尚未进行航空运输测试，但该设备已用于将超冷肾脏装入起亚索兰托汽车的后备箱中跨美国运输。他表示："从稳定性角度来看，我们认为这甚至设定了更高的标准。"

Powell Palm 和他的同事 Sebastian Giwa 计划在未来几个月内成立一家专注于开发该技术的公司，同时开发其他"停止生物时间"的协议。

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