目前,最受歡迎的器官保存方法是冷凍。通常情況下,可以用液氮實現活器官或者有機物的深度凍結。但冷凍保存器官則很困難,因為普通冷凍會在器官內產生冰晶。而冰晶會損害細胞和組織,使器官不再適合移植。要解決冰晶問題,凍結和解凍器官的速度必須足夠快,以防止冰晶的形成。此外,器官從冷凍恢復至體溫的過程需要均勻加熱,以避免產生可以撕裂器官組織的熱應力。
2005年,Greg Fahy成功將兔子腎臟冷卻至玻璃化狀態,這是目前為止器官冷凍保存技術取得的最大成就。玻璃化是一個非常快的過程,它能避免水晶的形成。但是,復原器官的過程中,Fahy無法消除熱應力。
明尼蘇達大學的John Bischof則認為他找到了解決熱應力問題的方法。他先將磁性納米顆粒加入玻璃化器官,然后將器官暴露在射頻電波中。這樣,納米顆粒就會開始振動,并以每分鐘超過100攝氏度的速度從內部加熱器官。利用這種技術,在嚙齒動物的細胞和組織中,Bischof不僅成功防止了冰晶的形成,還消除了熱應力。
其他研究人員也在嘗試其它消除冰晶的技術。哈佛大學的生物工程師Mehmet Toner就嘗試通過以極快速度給組織、細胞降溫,使得細胞、組織的水在冰點下保持液態。麻省理工學院的實驗室也在研究類似的被稱作等體積冷卻的技術,這種技術能在保護室內通過增加壓力降低溫度,但同時能讓器官的體積保持不變。
盡管器官冷凍技術獲得了很多進步,但科學家還是無法在凍結和解凍器官的過程中不產生任何傷害。因此,很多科學家開始向大自然尋求靈感,希望通過學習其它動物實現人體器官的保存。
Carleton大學的Ken Storey主要研究如何停止“生物時間”,他想讓器官進行冬眠,并能在移植手術時蘇醒。Storey說:“大多數脊椎動物都可以完全“關閉”自己進入假死狀態,并在合適時候蘇醒。”具體來講,他通過研究松鼠和厚尾侏儒狐猴獲得了冬眠的生物機制。
但這種方法實際應用起來要難得多。因為大多數哺乳動物冬眠后,環境變化不僅使它們關閉了分解脂肪、糖類以獲取能源的細胞、組織,還停止了導致新蛋白質生成和舊蛋白質破壞的DNA活動。但是,人類沒有這種功能,人類細胞要么正常工作,要么開始凋亡。
Storey認為他可以在不發生細胞凋亡的情況下,人為誘導人體器官細胞進入假死狀態。要讓器官蘇醒,則只需反向重復之前的過程。盡管Storey的研究取得了很多進展,但距離誘導整個器官進入假死狀態還有很長的路要走。
實際上,所有保存人類器官的研究項目都處在起步階段。大部分的方法只在動物或非;镜娜祟惣毎瞪献鲞^測試。要解決器官短缺的問題,致力于結束腎臟捐贈短缺的組織“零等待”認為應把重點放在增加捐贈器官上。“零等待”的執行主任Josh Morrison說:“只要0.06%的美國人捐贈腎臟,我們明天就可以結束腎臟短缺。”
新英格蘭器官銀行的總裁兼首席執行官Alexandra Glazier還列出了其它解決器官短缺問題的方法。雖然認為科技進步在解決器官短缺問題中能夠扮演重要角色,但她認為還有其它增加有用捐助器官的途徑。比如,放松特定病癥和傳染病患者捐贈器官的政策限制。
最后,要幫助12萬等待新器官的美國人,各種方法都有必要。器官銀行有可能極大改善器官短缺的現狀。