Znanstvenici ‘oživjeli’ uništena pluća uz pomoć respiratora i svinjske krvi!

U eksperimentu koji sliči na znanstvenu fantastiku tim istraživača predvođen dr. Gordanom Vunjak-Novaković i dr. Matthewom D. Bacchettom uspio je uz pomoć krvožilnog sustava svinje obnoviti teško oštećena pluća koja su kirurzi prethodno odbacili zbog nepogodnosti za transplantaciju.

Tehnologija koju su razvili znanstvenici potencijalno bi mogla dovesti do drastičnog smanjenja listi za transplantaciju pluća. Ovo postignuće objavljeno je u časopisu Nature Medicine, a o njemu su izvijestili brojni svjetski mediji.

- Ako postoji način da se čak 40 posto doniranih pluća koristi za transplantaciju, umjesto dosadašnjih 20 posto, lista čekanja za pluća mogla bi biti eliminirana - rekao je za New York Times dr. Matthew D. Bacchetta, torakalni kirurg Sveučilišta Vanderbilt u Nashvilleu. U ZOOM-u se osvrćemo na to postignuće i donosimo kratku povijest transplantacije pluća.

Dusan Petkovic/iSTOCK

Kad je napravljena prva transplantacija pluća?

Povijest transplantacije toga osjetljivog organa počela je s nekoliko pokušaja koji su bili neuspješni zbog odbacivanja. Pionirski eksperimenti na životinjama koje su izveli Rus Vladimir Demikov i Francuz Henry Metras, tijekom 1940-ih i 1950-ih godina, pokazali su da je postupak tehnički izvediv. Tim liječnika pod vodstvom kirurga Jamesa Hardyja iz Kliničkog centra Sveučilišta Mississippi izveo je prvu transplantaciju pluća 11. lipnja 1963. godine na osuđenom ubojici Johnu Russellu s teškom plućnom bolešću, karcinomom lijevog plućnog krila s teškim emfizemom. Pacijent je umro 18 dana kasnije.

Sljedećih 20 godina višestruki pokušaji transplantacije pluća bili su mahom neuspješni zbog odbacivanja organa. Tek nakon izuma stroja za rad srca i pluća te razvoja imunosupresivnih lijekova, poput ciklosporina, povećale su se šanse za uspješnu transplantaciju. Prvom je za rukom to pošlo dr. Bruceu Reitzu sa Stanforda koji je 1981. godine presadio pacijentici srce i pluća. Prvu transplantaciju jednog plućnog krila izveo je 1983. godine u Općoj bolnici Toronto kirurg Joel Cooper koji je tri godine kasnije jednoj pacijentici presadio oba plućna krila. Prvu i jedinu transplantaciju pluća u Hrvatskoj izveo je 2003. godine na Klinici za plućne bolesti Jordanovac prof. Zoran Slobodnjak, a nakon toga naši su pacijenti upućivani u Beč. No nakon višegodišnjih priprema i obuke naših kirurga u Beču na Klinici za plućne bolesti, koja djeluje u sklopu KBC-a Zagreb, uskoro bi trebale početi transplantacije pluća.

Kolika je nestašica pluća za transplantaciju?

Godišnje se u svijetu obavi više od 6000 transplantacija pluća, od čega više od trećine u SAD-u. Iako su u SAD-u 2018. godine obavljene 2562 transplantacije pluća, na listu čekanja dodana su 3134 pacijenta. Pritom je 365 pacijenata preminulo dok su čekali pluća ili je njihovo stanje postalo toliko loše da nisu mogli na operaciju. Pandemija koronavirusa vjerojatno će povećati potrebu za transplantacijom jer teško bolesni pacijenti mogu pretrpjeti trajno oštećenje pluća. Tako su u lipnju liječnici u Chicagu presadili pluća jednoj 20-godišnjoj pacijentici koja je bila teško pogođena Covidom-19.

Čim netko umre, pluća odmah počinju propadati. Ako je osoba odlučila donirati pluća, kreće utrka kako bi primatelj što prije dobio potrebni organ.

Gordana Vunjak-Novaković

- Pluća su vrlo osjetljiva. To je jedan od najtežih organa za očuvanje - rekao je za New Scientist James Fildes sa Sveučilišta u Manchesteru koji nije bio uključen u studiju. Za pacijente koji čekaju transplantaciju frustrirajuće zvuči da samo 20 posto doniranih pluća ispunjava medicinske uvjete za presađivanje, što znači da ima puno manje organa nego ljudi koji su na listama čekanja.

- Liječnici mogu pokušati ‘obnoviti’ oštećena pluća pomoću ex vivo plućne perfuzije (EVLP), ali čak i tada mnogi ne uspiju - rekla nam je Gordana Vunjak-Novaković, profesorica Sveučilišta Columbia u New Yorku, s kojom smo komunicirali putem e-maila. Profesorica Vunjak-Novaković, podrijetlom iz Srbije, voditeljica je laboratorija za matične stanice i tkivno inženjerstvo na Sveučilištu Columbia u SAD-u, gdje već dugo živi, a ostvarila je i uspješnu znanstvenu karijeru. Posljednjih godina, među ostalim, bavi se i regeneracijom pluća koja su zbog nedovoljne kvalitete nepogodna za transplantaciju.

Kako je došlo do revolucionarnog eksperimenta?

Timovi dr. Vunjak-Novaković i dr. Bacchette osam godina rade na razvoju tehnologije koja bi mogla regenerirati oštećena pluća. U ovom slučaju, šest pluća pacijenata kojima je dijagnosticirana moždana smrt bila su ponuđena za transplantaciju, ali su ih u svim medicinskim centrima odbili zbog loše kvalitete. Pluća su bila oštećena, natečena i ispunjena tekućinom, baš kao i 80 posto onih koja se “nude” za transplantaciju.

Svako od pluća znanstvenici su stavili u plastičnu kutiju i pričvrstili ga za respirator kako bi moglo “disati”. Potom su pluća povezali s krvožilnim sustavom anestezirane svinje uz pomoć vene u njezinu vratu. Tako je svinjska krv tekla kroz krvne žile u ljudskim plućima, opskrbljujući ih hranjivim tvarima i uklanjajući otpadne proizvode. Znanstvenici su u krvožilni sustav dodali i imunosupresive koji sprečavaju odbacivanje stranih tkiva. Ranija istraživanja dr. Vunjak-Novaković pokazala su da takav postupak ne izaziva oštećenja na svinjama. U jednom prethodnom eksperimentu, svinje su se mogle kretati, igrati se igračkama i hranom dok su bile povezane s uređajem koji služi za podršku plućima uzetim od drugih svinja.

Što su pokazali rezultati eksperimenta?

Iako su prije eksperimenta pluća izgledala kako da su na umoru, nakon 24 sata povezanosti sa svinjama dogodilo se čudo. Pluća su se oporavila, a laboratorijski testovi koje su napravili dr. Vunjak- Novaković i njezini suradnici potvrdili su da su ih oživjeli.

- Svinja je uspjela održati pluća živima i omogućila im da se oporave - rekao je dr. Bacchetta.

Znanstvenici koji nisu sudjelovali u istraživanju kažu da su fascinirani.

- To je izvanredno. Očekivao bih da će pluća biti uništena, ali zapravo uopće ne izgleda tako - rekao je Jeremy Fields.

Svinjska krvi ima i prednosti i nedostatke u odnosu na pacijente, ističu istraživači. Primjerice, svinje nose viruse, a njihove krvne stanice mogu izazvati imunološke reakcije kod pacijenata. U budućnosti svinju bi mogao zamijeniti pacijent koji čeka transplantaciju. Pluća predviđena za transplantaciju bila bi pričvršćena za respirator u bolničkoj sobi te s pacijentom koji čeka transplantaciju. Tako bi pacijent koji čeka transplantaciju sam reanimirao donirana pluća.

- Sustav zvuči poput znanstvene fantastike. Zamislite pacijenta koji čeka transplantaciju spojenog na pluća u kutiji. koja ‘dišu’ pomoću respiratora. Ali ovaj rad stvarno pokazuje da to vjerojatno i može raditi - rekao je za New York Times Zachary N. Kon, direktor centra za transplantaciju pluća Medicinskog centra Langone Sveučilišta New York.