Исследователи показали, что обезболивающее, не вызывающее привыкания, можно использовать для быстрого и безопасного сохранения клеток и органов для трансплантации, устраняя необходимость статического холодного хранения.
Исследование, опубликованное в журнале eLife , предоставляет убедительные доказательства того, что существующий препарат SNC80 может быстро и обратимо замедлять биохимическую и метаболическую активность, сохраняя при этом жизнеспособность клеток и тканей.
Исследование предполагает, что SNC80 не только обладает потенциалом для обеспечения безопасной консервации донорских органов в течение более длительного времени перед трансплантацией, но и может использоваться для замедления пагубных последствий травм тканей и органов в широком диапазоне чрезвычайных ситуаций со здоровьем.
Быстрое и обратимое замедление метаболических и других физиологических процессов (так называемое биостаз) улучшает выживаемость клеток и органов для трансплантации. Традиционный подход к достижению этой цели заключается в понижении температуры, чтобы эти процессы замедлились, как во время спячки. Однако длительное хранение в холодильнике может повредить ткани, а системы, используемые в настоящее время для поддержания живых клеток и тканей, могут оказаться сложными для использования в местах оказания медицинской помощи или когда ресурсы ограничены.
«Остается большая неудовлетворенная потребность в улучшенных подходах к сохранению тканей и органов для различных клинических применений», — говорит ведущий автор Меган Сперри, научный сотрудник Института биологической инженерии Висса при Гарвардском университете, Бостон, США.
«В этом исследовании мы намеревались идентифицировать потенциальные лекарства, которые могли бы замедлить метаболизм и имитировать состояния, обычно вызываемые гипотермией или спячкой. Нам нужен был подход, который можно было бы индуцировать менее чем за час и безопасно обратить – с возвращением основных функций тканей к норме». в течение 24 часов."
Команда изучила научную литературу , чтобы выявить лекарства-кандидаты с непредвиденными побочными эффектами, такими как снижение температуры тела, и их внимание привлек препарат SNC80 — соединение, которое было разработано как не вызывающее привыкания обезболивающее, действующее через дельта-опиоидный путь. Было показано, что он вызывает гипотермию и защищает от последствий блокировки кровотока в спинном мозге. Это заставило их проверить, может ли он замедлять метаболизм по требованию, давая его головастикам.
В течение часа после лечения SNC80 снизил плавательную активность головастиков на 50% по сравнению с необработанными головастиками, и эта ситуация быстро обратилась вспять после отмены препарата. SNC80 также снижал потребление кислорода (показатель метаболизма) и оказывал чрезвычайно подавляющее, но обратимое воздействие на частоту сердечных сокращений .
Воодушевленная этими открытиями, следующим шагом команды стала проверка потенциальной клинической ценности SNC80.
«Пересадке сердца в настоящее время препятствует нехватка доноров, ограниченное количество времени, в течение которого можно сохранить сердечную ткань, и отсутствие оптимальных условий хранения», — объясняет Сперри. «Это означает, что сердца могут быть выделены только людям, которые находятся в пределах четырех часов пути от донора. Мы хотели посмотреть, может ли SNC80 вызвать биостаз в сердце, что в конечном итоге может продлить время между донорством органов и операцией реципиента».
В сотрудничестве с Vascular Perfusion Solutions, Inc. они исследовали это, проверив, может ли SNC80 сохранять сердце донорской свиньи в течение шести часов, в течение которых сердце хранилось в портативном кислородном устройстве для консервации, поддерживаемом при температуре 20–23°С. °C — т.е. ниже температуры тела, но не при гипотермии.
Лечение SNC80 вызвало быстрое снижение потребления кислорода сердцем до менее чем 50% от потребления необработанного контроля, продолжавшееся в течение шести часов. Однако как только они восстановили кровоток и перезапустили сердце с помощью дефибриллятора, они наблюдали быстрое возвращение к нормальному уровню потребления кислорода и частоте пульса.
Воодушевленная этим, команда исследовала, вызывает ли препарат биостаз в клетках человека, используя модели кишечника «орган на чипе». Они обнаружили, что лечение SNC80 вызвало 6-кратное снижение использования кислорода, то есть метаболизма, через 48 часов, которое постепенно возвращалось к норме по мере вымывания препарата из клеток.
Авторы предупреждают, что необходимы дальнейшие проверки, прежде чем SNC80 можно будет использовать в клинических условиях . Во-первых, SNC80 в настоящее время не одобрен для применения в клинических условиях — в ходе доклинических испытаний препарата были отмечены побочные эффекты, в том числе судороги, и его разработка была остановлена.
Предполагается, что эти припадки связаны с дельта-опиоидной активностью SNC80, поэтому команда также создала новый неопиоидный аналог под названием WB3, который будет использоваться в будущих работах. Кроме того, в своем исследовании команда охарактеризовала функцию сердца донорской свиньи вне тела, поэтому их будущая работа будет направлена на проверку функции и качества сердец после их трансплантации.
«Наши результаты показывают, что SNC80 можно использовать для индукции биостаза и создания гипометаболического состояния, которое в сочетании с автономной транспортной системой потенциально может повысить жизнеспособность органов вне тела на продолжительные периоды времени», — заключает старший автор Дональд Ингбер, основатель Директор Института биологической инженерии Висса при Гарвардском университете.
«Более того, способность быстро вызывать обратимое состояние типа приостановленной анимации с помощью инъекции в месте оказания помощи может позволить использовать новые терапевтические подходы для замедления последствий травм и острой инфекции, увеличивая выживаемость в ряде ситуаций — от военных до военных от освоения космоса до чрезвычайных ситуаций в области здравоохранения среди гражданского населения, таких как дорожно-транспортные происшествия или ограничение ущерба от инсульта».
