Cientistas de Yale restauram a função de células e órgãos em porcos após a morte

Ilustração de perfusão de órgãos e recuperação celular com tecnologia OrganEx. O análogo do sangue que salva as células é entregue aos órgãos vitais uma hora após a morte. Crédito: Marin Balaic

A tecnologia desenvolvida pela Yale restaura a função de células e órgãos em porcos após a morte, um potencial avanço no transplante de órgãos.

Poucos minutos após o batimento cardíaco final, uma cascata de eventos bioquímicos desencadeados pela falta de fluxo sanguíneo, nutrientes e oxigênio começa a destruir as células e órgãos do corpo. No entanto, uma equipe de pesquisadores da[{” attribute=””>Yale University has discovered that massive and permanent cellular failure doesn’t have to happen so quickly.

Using a new technology the scientists developed that delivers a specially designed cell-protective fluid to organs and tissues, the team restored blood circulation and other cellular functions in pigs a full hour after their deaths. They report their findings in the August 3 edition of the journal Nature.

Their results may help extend the health of human organs during surgery and expand the availability of donor organs, the authors said.

“All cells do not die immediately, there is a more protracted series of events,” said David Andrijevic, associate research scientist in neuroscience at Yale School of Medicine and co-lead author of the study. “It is a process in which you can intervene, stop, and restore some cellular function.”

The research builds upon an earlier Yale-led project that restored circulation and certain cellular functions in the brain of a dead pig with technology dubbed BrainEx. Published in 2019, that study and the new one were led by the lab of Yale’s Nenad Sestan, the Harvey and Kate Cushing Professor of Neuroscience and professor of comparative medicine, genetics, and psychiatry. The new study involved senior author Sestan and colleagues Andrijevic, Zvonimir Vrselja, Taras Lysyy, and Shupei Zhang, all from Yale.

“If we were able to restore certain cellular functions in the dead brain, an organ known to be most susceptible to ischemia [inadequate blood supply]levantamos a hipótese de que algo semelhante também poderia ser alcançado em outros órgãos vitais para transplante”, disse Sestan.

No novo estudo, os cientistas aplicaram uma versão modificada do BrainEx chamada OrganEx ao porco inteiro. A tecnologia consiste em um dispositivo de perfusão semelhante às máquinas coração-pulmão – que fazem o trabalho do coração e dos pulmões durante a cirurgia – e um fluido experimental contendo compostos que podem promover a saúde celular e suprimir a inflamação em todo o corpo do porco. A parada cardíaca foi induzida em porcos anestesiados, que foram tratados com OrganEx uma hora após a morte.

Seis horas após o tratamento com OrganEx, os pesquisadores descobriram que certas funções celulares importantes estavam ativas em muitas áreas do corpo dos porcos – incluindo o coração, fígado e rins. Além disso, algumas funções de órgãos foram restauradas. Por exemplo, eles encontraram evidências de atividade elétrica no coração, que manteve a capacidade de se contrair.

“Também conseguimos restaurar a circulação por todo o corpo, o que nos surpreendeu”, disse Sestan.

Normalmente, quando o coração para de bater, os órgãos começam a inchar, colapsando os vasos sanguíneos e bloqueando a circulação, disse ele. No entanto, a circulação foi restaurada e os órgãos dos porcos falecidos que receberam o tratamento com OrganEx pareciam funcionais ao nível das células e tecidos.

“Sob o microscópio, era difícil dizer a diferença entre um órgão saudável e um que havia sido tratado com a tecnologia OrganEx após a morte”, disse Vrselja.

Como no experimento de 2019, os cientistas também descobriram que a atividade celular em algumas áreas do cérebro havia sido restaurada. No entanto, nenhuma atividade elétrica organizada que indicasse consciência foi detectada durante qualquer parte do experimento.

A equipe ficou especialmente surpresa ao observar movimentos musculares involuntários e espontâneos nas áreas de cabeça e pescoço quando avaliaram os animais tratados, que permaneceram anestesiados durante todo o experimento de seis horas. Esses movimentos indicam a preservação de algumas funções motoras, disse Sestan.

Estudos adicionais são necessários para entender as funções motoras aparentemente restauradas nos animais, enfatizaram os pesquisadores. Eles também pediram uma rigorosa revisão ética de outros cientistas e bioeticistas.

Os protocolos experimentais para o estudo mais recente foram aprovados pelo Comitê Institucional de Cuidados e Uso de Animais de Yale e orientados por um comitê externo de consultoria e ética.

A tecnologia OrganEx pode eventualmente ter várias aplicações potenciais, disseram os pesquisadores. Por exemplo, poderia prolongar a vida de órgãos em pacientes humanos e expandir a disponibilidade de órgãos de doadores para transplante. Também pode ajudar a tratar órgãos ou tecidos danificados por isquemia durante ataques cardíacos ou derrames.

“Existem inúmeras aplicações potenciais desta nova tecnologia empolgante”, disse Stephen Latham, diretor do Centro Interdisciplinar de Bioética de Yale. “No entanto, precisamos manter uma supervisão cuidadosa de todos os estudos futuros, particularmente aqueles que incluem perfusão do cérebro”.

Referência: “Recuperação celular após isquemia quente prolongada de todo o corpo” por David Andrijevic, Zvonimir Vrselja, Taras Lysyy, Shupei Zhang, Mario Skarica, Ana Spajic, David Dellal, Stephanie L. Thorn, Robert B. Duckrow, Shaojie Ma, Phan Q. Duy, Atagun U. Isiktas, Dan Liang, Mingfeng Li, Suel-Kee Kim, Stefano G. Daniele, Khadija Banu, Sudhir Perincheri, Madhav C. Menon, Anita Huttner, Kevin N. Sheth, Kevin T. Gobeske, Gregory T. Tietjen, Hitten P. Zaveri, Stephen R. Latham, Albert J. Sinusas e Nenad Sestan, 3 de agosto de 2022, Natureza.
DOI: 10.1038/s41586-022-05016-1

A pesquisa foi financiada pelo Departamento de Saúde e Serviços Humanos dos EUA, Institutos Nacionais de Saúde e Instituto Nacional de Saúde Mental.

Este trabalho foi apoiado pela NIH BRAIN Initiative concede MH117064, MH117064-01S1, R21DK128662,T32GM136651, F30HD106694 e Schmidt Futures.