Illustration de la perfusion d’organes et de la récupération cellulaire avec la technologie OrganEx. L’analogue sanguin économe en cellules est délivré aux organes vitaux dans l’heure qui suit le décès. Crédit : Marin Balaic
La technologie développée par Yale restaure la fonction des cellules et des organes chez les porcs après leur mort, une avancée potentielle dans la transplantation d’organes.
Quelques minutes après le dernier battement du cœur, une cascade d’événements biochimiques déclenchés par un manque de circulation sanguine, de nutriments et d’oxygène commence à détruire les cellules et les organes du corps. Cependant, une équipe de chercheurs de
” data-gt-translate-attributes=”[{” 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]nous avons émis l’hypothèse que quelque chose de similaire pourrait également être réalisé dans d’autres organes vitaux transplantables », a déclaré Sestan.
Dans la nouvelle étude, les scientifiques ont appliqué une version modifiée de BrainEx appelée OrganEx à l’ensemble du porc. La technologie consiste en un dispositif de perfusion similaire aux machines de pontage cardio-pulmonaire, qui effectuent le travail du cœur et des poumons pendant la chirurgie, et un fluide expérimental contenant des composés qui peuvent favoriser la santé cellulaire et supprimer l’inflammation dans tout le corps du porc. Un arrêt cardiaque a été provoqué chez des porcs anesthésiés, qui ont été traités avec OrganEx une heure après leur mort.
Six heures après le traitement OrganEx, les chercheurs ont découvert que certaines fonctions cellulaires clés étaient actives dans de nombreuses zones du corps des porcs, notamment le cœur, le foie et les reins. De plus, certaines fonctions d’organes avaient été restaurées. Par exemple, ils ont trouvé des preuves d’activité électrique dans le cœur, qui conservait la capacité de se contracter.
“Nous avons également pu rétablir la circulation dans tout le corps, ce qui nous a étonnés », a déclaré Sestan.
Normalement, lorsque le cœur cesse de battre, les organes commencent à gonfler, effondrant les vaisseaux sanguins et bloquant la circulation, a-t-il déclaré. Cependant, la circulation a été restaurée et les organes des porcs décédés ayant reçu le traitement OrganEx semblaient fonctionnels au niveau cellulaire et tissulaire.
“Au microscope, il était difficile de faire la différence entre un organe sain et un qui avait été traité avec la technologie OrganEx après la mort », a déclaré Vrselja.
Comme lors de l’expérience de 2019, les scientifiques ont également découvert que l’activité cellulaire dans certaines zones du cerveau avait été restaurée. Cependant, aucune activité électrique organisée indiquant la conscience n’a été détectée pendant toute partie de l’expérience.
L’équipe a été particulièrement surprise d’observer des mouvements musculaires spontanés et involontaires dans les zones de la tête et du cou lorsqu’ils ont testé les animaux traités, qui sont restés anesthésiés tout au long de l’expérience de six heures. Ces mouvements indiquent la préservation de certaines fonctions motrices, a déclaré Sestan.
Des études supplémentaires sont nécessaires pour comprendre les fonctions motrices apparemment restaurées chez les animaux, ont souligné les chercheurs. Ils ont également appelé à un examen éthique rigoureux par d’autres scientifiques et bioéthiciens.
Les protocoles expérimentaux de la dernière étude ont été approuvés par le Yale Institutional Animal Care and Use Committee et guidés par un comité consultatif et d’éthique externe.
La technologie OrganEx pourrait éventuellement avoir plusieurs applications potentielles, ont déclaré les chercheurs. Par exemple, cela pourrait prolonger la durée de vie des organes chez les patients humains et accroître la disponibilité des organes de donneurs pour la transplantation. Il pourrait également aider à traiter les organes ou les tissus endommagés par l’ischémie lors de crises cardiaques ou d’accidents vasculaires cérébraux.
“Il existe de nombreuses applications potentielles de cette nouvelle technologie passionnante », a déclaré Stephen Latham, directeur du Yale Interdisciplinary Center for Bioethics. “Cependant, nous devons maintenir une surveillance attentive de toutes les études futures, en particulier celles impliquant la perfusion cérébrale.”
Référence : “Récupération cellulaire après une ischémie chaude prolongée de tout le corps” par 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 et Nenad Sestan, 3 août 2022, La nature.
DOI : 10.1038/s41586-022-05016-1
La recherche a été financée par le Département américain de la santé et des services sociaux, les National Institutes of Health et le National Institute of Mental Health.
Ce travail a été soutenu par les subventions NIH BRAIN Initiative MH117064, MH117064-01S1, R21DK128662, T32GM136651, F30HD106694 et Schmidt Futures.