臓器移植手術に関しては、医師は24時間体制で競争しており、時間は彼らの味方ではありません。
臨床医のチームは最初に臓器をドナーから除去する必要があります。手袋をはめた手を合わせて身体から組織を巧みに切断します。その後、医師は採取した臓器を準備し、飛行機で数時間離れている受取人に輸送します。臓器が目的地に到達すると、移植手術が最終的に開始されます。この場合も、外科医は患者の安全と臓器の生存能力の両方を確保するために迅速に取り組む必要があります。
この説明は、臓器移植手術がテレビドラマのように聞こえる場合があり、医療関係者は体の部分が詰め込まれたクーラーを運ぶ病院の廊下を駆け巡ります。しかし、すべての急いでいることは、テレビ番組よりもはるかに重要な質問を提起します。臓器は体の外でどれだけ持続し、移植に適したままでいられるのでしょうか。
それは臓器に依存します。現時点では、時間枠は4〜36時間です。しかしいつの日か、医師たちは臓器を何週間も維持できることを望んでいます。
氷上の臓器
United Network for Organ Sharing（UNOS）によると、2018年に米国だけで36,500を超える臓器移植が行われました。これまでのところ、腎臓は最も一般的に移植された臓器であり、昨年は21,000以上の移植が行われました。次に最も一般的に移植される臓器は、肝臓、心臓、肺の順であり、膵臓、腸、および多臓器移植がこれに続きます。
Journal of International Medical Researchの2019年のレポートによると、ほとんどの臓器は収穫後に「静的冷蔵」に置かれます。つまり、臓器は氷で満たされたクーラーに入れられます。
トロント大学医学部長であり、外科、医学、生理学の教授を務めるMingyao Liu博士は、次のように述べています。
臓器を冷蔵保管する前に、医師はまず組織を「保存液」で洗い流し、極度の寒さによる損傷から臓器を保護すると、Liu氏はLive Scienceに語った。
体温では、細胞は細胞内に低濃度のナトリウムと高濃度のカリウムを維持するために、膜に化学物質を出し入れします。しかし、冷たい細胞は効率的にポンプすることができません。化学物質は膜を横切って漏れ、時間の経過とともに、漏れた細胞は過剰な液体で膨張し、深刻な損傷を被ります。保存ソリューションは、ナトリウムとカリウムのレベルを抑えることにより、この損傷を遅らせるのに役立ちます。これらの溶液は、細胞を維持し、炎症を抑えるために栄養素と抗酸化剤を含むこともできるとリュー氏は述べた。保存溶液は、氷とクーラーと組み合わせて、採取後何時間も臓器を生存可能に保つことができます。
華氏32度から39度（摂氏0度から4度）の間の温度では、細胞代謝は通常の速度の約5％に低下するため、組織はエネルギー貯蔵をはるかにゆっくりと燃焼し、活動を維持するために必要な酸素が少なくなります。このため、臓器を冷やすことで、酸素欠乏により組織が損傷したり機能不全になったりする状態である虚血の発症を遅らせることができます。
Yale Journal of Biology and Medicineの2018年のレポートによると、臓器を氷上に置くと、その細胞の限られたエネルギー貯蔵が伸び、有害な代謝産物が臓器の組織を構築および破壊するのを防ぎます。
一般的に移植される臓器の中で、心臓はクーラーに保存されたときに最も早く生存能力を失うと、ニューヨーク州マンハセットにあるノースショア大学病院の心臓移植手術の責任者であるブライアンリマ博士は述べた。理想的には、心臓を静的な冷蔵室に4〜6時間以上置かないでください。 4時間を過ぎると、心臓細胞の機能が低下し始め、臓器がレシピエントで誤動作する可能性が劇的に高まります。一次移植片機能不全として知られている移植臓器不全は、固形臓器移植に関連する「最も恐れられる合併症」であるとリマは言った。
「心臓…血流の不足に最も敏感です」とリマは言いました。 「一方で、腎臓は非常に回復力があります。」採取した腎臓は、他の上位4つの移植臓器よりも長く、24時間から36時間、低温保存で生存可能です。ボストンのマサチューセッツ総合病院の移植部門の責任者であるジェームズマークマン医師によると、肺は6〜8時間生存可能であり、肝臓は約12時間冷蔵保管できます。
別の方法
Liuによる2018年のレポートによると、ローテクではありますが、アイスクーラー方式は「臓器を保存および輸送する簡単で効果的な方法」を提供し、1960年代から広く使用されています。しかし、この手法には欠点がないわけではありません。 Liu氏は、冷蔵中の臓器は数時間以内に生存能力を失うだけでなく、医師は冷蔵した臓器の品質を評価する方法がないと述べた。
基本的に、問題の臓器が極寒のクーラーに置かれ、その細胞代謝がスローモーションで低下するときに、臓器がまだ機能しているかどうかを客観的検査で臨床医に伝えることはできません。しかし、低温保存の代替手段の1つは、移植前に医師が臓器を確認することを可能にし、このオプションはすぐに一般的になる可能性があると専門家はLive Scienceに語った。
Yaleジャーナルの2018年のレポートによると、灌流として知られているこの代替保存方法は、心臓が体内で行うように、臓器の組織を通して酸素と栄養素が豊富な流体を送り出す機械に収穫された臓器を接続することを含みます。機械に差し込まれている間、器官がエネルギーを代謝して老廃物を生成すると、その砂糖貯蔵庫が補充され、その有毒な代謝産物が取り除かれます。
外科医が臓器を採取する前に、ドナーの心臓は、酸素を含んだ血液を一定期間組織に送り出すのをやめ、これが損傷を引き起こします。マークマン氏によると、臓器を灌流装置に入れると、組織が回復する可能性があるという。さらに、臨床医は、システム内を循環している乳酸代謝物のレベルを監視することにより、臓器をチェックインできる、と彼は言った。マークマン氏によると、細胞は正常な代謝機能の間に乳酸を使用しているため、「臓器が正常に機能していれば、乳酸を取り除く必要がある」という。
「乳酸はせいぜい体内の灌流の粗代謝指標である」が、移植前にほぼ冷凍された臓器を眼球観察することと比較して、それでも優れた指標として役立つとリマは付け加えた。臓器によっては、肝臓による胆汁の生成など、他の測定によって組織の健康状態を評価することもできます。
灌流は臓器をより長く健康に保つことができますか？
一部の灌流システムでは、保存プロセスの一環として依然として臓器を冷却する必要がありますが、過去20年以内に、いくつかの研究グループが臓器を温かく保ち、組織に温血を充満させることを選択しました。華氏68度から92度（摂氏20度から33度）の間の温度では、隔離された臓器は人体と同じように機能します。コールドおよびウォームの灌流システムは現在オーストラリアとイギリスで広く使用されていますが、これらのデバイスのほとんどは米国で臨床試験に残っています。
しかし、米国で1つの灌流システムは、この種初の心臓移植の一環として12月に注目を集めました。ノースカロライナ州ダーラムにあるデューク大学医療センターの医師は、患者の鼓動が止まった後に心臓を摘出しました。 CNNの報告によると、彼らはその後、温かい灌流システムを使用して本質的に臓器を「蘇生」しました。典型的には、虚血による広範囲の損傷を避けるために、臓器が鼓動を停止する前に、脳死したドナーから心臓が除去されます。医師は以前、米国で小児の心臓を「蘇生」しましたが、成人の臓器でこのシステムを使用したことはありませんでした。このシステムを何年も使用している国では、許容できる心臓のドナープールは約30％から40％増加しているとリマは言いました。
「それが米国に翻訳されるならば、我々は大きな、大きな数について話している」と彼は付け加えた。
デューク大学の外科助教授で画期的な心臓移植を支援した外科医の1人であるジェイコブシュローダー博士はCNNに、このシステムを全国で使用すると「ドナープールと移植の数を30％増やすことができる」と語った。
ドナープールは拡大するかもしれませんが、臓器の状態は改善しますか？現時点では、より低温の保存と灌流を直接比較した研究はほとんどありませんが、事例的には、灌流臓器の方が概してうまく機能しているようです。
たとえば、Stat Newsによると、肝臓の灌流システムと標準の冷蔵を比較する1つの試験では、クーラーからの灌流肝臓は32であったのに対し、医師は16の灌流肝臓のみを拒否し、灌流臓器の損傷は少なくなったようです。 Liu氏は、肺移植に関する彼自身の研究でも同様の傾向を観察していると語った。 Liuと彼の同僚は、肺のための「ex vivo灌流システム」を開発しました。その導入の前に、ドナーの肺の20％未満が彼の大学の病院で首尾よく移植されました。現在、2018年のレポートによると、プログラムは活動を70％拡大し、「優れた結果を出しています」。
通常、肺は4〜6時間灌流システムに接続されたままですが、動物の臓器を用いた実験的研究では、灌流肺は12〜18時間、場合によっては36時間まで生存可能であることが示唆されています。彼は、いつか、臓器が数週間灌流されるかもしれないと付け加えました。臓器がシステムに残される時間が長くなるほど、臨床医は損傷した組織を修復しなければならなくなります。 Liuと彼の同僚は現在、灌流した肺の炎症と細胞死をどのようにして抑制できるかを調査しています。しかし、将来的には、臓器は灌流装置に接続されている間に遺伝子治療や幹細胞治療で治療される可能性があると彼は言った。
しかし今のところ、寄付された臓器のほとんどは、溶けた氷のクーラーに囲まれたレシピエントにまだ移動しています。どうして？
「正直なところ、ハードルはコストです」とリマは言いました。単一の臓器のための灌流システムは数千ドルの費用がかかる可能性があり、標準的なクーラーの価格を明らかに上回ると彼は言った。灌流を標準の冷蔵と比較した研究はほとんどないため、病院を全国的に切り替えるよう説得できる「地球破壊データ」はありません。
しかし、デューク心臓移植の最近の成功を考えると、リマは灌流がすぐに標準治療になるかもしれないと言いました。
