کلیه‌ای یک سال در ۱۵۰- درجه ماند، بعد آهنربا گرمش کرد

یک سال و یک روز، کلیه‌ی یک خوک در ۱۵۰- درجه‌ی سانتی‌گراد ماند. طبق تصویربرداری و دماسنجی نویسندگان، هیچ یخی درونش رشد نکرد: بافت مثل شیشه سفت شد. بعد در حدود شش دقیقه از درون گرم شد. پیش‌تر ذرات اکسید آهن، یعنی به زبان ساده زنگ، به رگ‌هایش تزریق شده بود و سپس میدان مغناطیسی روشن شد: مایکروفرتی که به‌جای آب، زنگ را گرم می‌کند. روی دستگاه پرفیوژن، کلیه‌ای که یک سال نگهداری شده بود ادرار ساخت. سه کلیه‌ی شیشه‌ای‌شده‌ی دیگر به خوک‌ها پیوند زده شدند و بلافاصله صورتی شدند. تیمی از دانشگاه مینه‌سوتا این آزمایش را در پیش‌چاپی در bioRxiv به تاریخ ۱۴ اکتبر ۲۰۲۶ شرح داده است.

اما این کلیه‌ها هرچند ادرار می‌سازند، در ساعت‌های نخست پسماند خون را تقریباً ۵۰ برابر بدتر از کلیه‌های تازه پاک می‌کنند. مظنون اصلی ضدیخی است که کلیه پیش از سرد شدن در آن خیسانده می‌شود. با این حال این یک گام است: کلیه‌ی خوک حدود ۱۰۰ گرم وزن دارد و از نظر اندازه به کلیه‌ی انسان نزدیک است، در حالی که تا امروز تنها کلیه‌هایی که پس از نانوگرمایش پیوند شده‌اند، کلیه‌ی موش صحرایی و در حد یک گرم بوده‌اند.

سی‌وشش ساعت روی یخ

عضو اهدایی امروز در یخدانی پر از یخ جابه‌جا می‌شود و ساعتش در حال شمارش است. قلب و ریه شش تا هشت ساعت دوام می‌آورند، کبد حدود ۱۲ ساعت و کلیه تا ۳۶ ساعت. این‌ها ارقامی است که STAT نقل کرد در سال ۲۰۲۳، و در همان گزارش نوشت که حدود ۱۰۰ هزار نفر در آمریکا در فهرست انتظارند و روزانه ۱۷ نفرشان می‌میرند.

همین ساعت‌ها هر پیوند را به یک مسابقه تبدیل می‌کند. عضو اغلب به نزدیک‌ترین گیرنده می‌رسد، نه مناسب‌ترین. وقتی هم برای آماده‌کردن سیستم ایمنی گیرنده نیست، و تقریباً هر کسی که کلیه‌ی اهدایی دارد باید تا آخر عمر داروی ضدرد پیوند مصرف کند. این داروها خطر عفونت و سرطان را بالا می‌برند.

حالا به‌جای مسابقه، یک انبار را تصور کنید. کلیه ماه‌ها در انبار می‌ماند و پزشکان با خیال راحت سازگارترین گیرنده را پیدا می‌کنند و او را آماده می‌کنند. کوین مایر، مدیر سازمان تأمین عضو LifeGift در تگزاس، به MIT Technology Review گفت که نگهداری عضو به مدت یک سال پیوند را دگرگون می‌کند. او بانک‌هایی از انواع اعضا را تصور می‌کند، نه فقط کلیه، که هر وقت بیماری نمی‌تواند صبر کند، مثلاً پس از برخی مسمومیت‌های دارویی یا تیراندازی، عضو مناسب در دسترس باشد.

یخ می‌برد، گرما می‌شکند

یخ دشمن است. انجماد معمولی عضو را می‌کشد. آب درون سلول‌ها به بلور تبدیل می‌شود و بافت را پاره می‌کند. برای همین پژوهشگران به‌جای منجمد کردن عضو سعی می‌کنند آن را به شیشه تبدیل کنند.

برای جلوگیری از یخ‌زدن، بافت را در مواد محافظ انجماد (کرایوپروتکتانت) خیس می‌کنند. این مواد نوعی ضدیخ‌اند و سمی هستند. یکی از اجزای اصلی، اتیلن گلیکول، همان چیزی است که رانندگان در رادیاتور ماشین می‌ریزند. هرچه محلول غلیظ‌تر باشد، جلوی یخ را بهتر می‌گیرد و به سلول‌ها بیشتر آسیب می‌زند.

سرد کردن نیمی از کار است. گرم کردن دشوارتر است. اگر از بیرون گرم‌اش کنید، مثل مرغ منجمد که در سینک آب می‌شود، لایه‌های بیرونی زودتر از مغز عضو گرم می‌شوند. آن‌وقت در میانه‌ی کندگرم‌شونده ممکن است یخ رشد کند و اختلاف دما می‌تواند شیشه را بشکند. به همین دلیل است که یک تکه یخ وقتی در نوشیدنی گرم می‌افتد ترک می‌خورد.

تیم اریک فینگر و جان بیشاف این مشکل را با نانوگرمایش حل می‌کند. محلولی از نانوذرات اکسید آهن از رگ‌های کلیه عبور داده می‌شود و سپس میدان مغناطیسی متناوب روشن می‌شود. ذرات داغ می‌شوند، پس گرما به‌جای آنکه از سطح به درون نفوذ کند، هم‌زمان در تمام عضو پدید می‌آید. هیچ بخشی از کلیه از بقیه عقب نمی‌ماند.

یک خرگوش، پنج موش صحرایی و یک خوک

این ماجرا پیشینه‌ای دارد. در سال ۲۰۰۹ گرگوری فاهی، پژوهشگر انجماد زیستی، خرگوشی را توصیف کرد که کلیه‌ی خودش را پس از سرد شدن تا حدود ۱۳۰- درجه پس گرفت. کلیه‌ی دیگر برداشته شد و حیوان ۴۸ روز با کلیه‌ی شیشه‌ای‌شده زندگی کرد، تا آنکه برای بررسی بی‌درد کشته شد. از چند خرگوش فقط همین یکی زنده ماند و خود نویسندگان نتیجه را موردی و حکایتی نامیدند.

گام بعدی در سال ۲۰۲۳ از مینه‌سوتا آمد. کلیه‌های موش صحرایی، هر کدام حدود یک گرم، تا ۱۰۰ روز در ۱۵۰- درجه ماندند. پس از نانوگرمایش پیوند شدند. هر پنج موش زنده ماندند و ظرف یک ماه کلیه‌ها کاملاً کار می‌کردند. همان فاهی آن زمان به STAT گفت که کلیه‌ها به‌شدت آسیب دیده بودند: «این‌ها کلیه‌هایی در اوج جوانی و سلامت کامل بودند و به‌زحمت جان به در بردند.»

رسیدن از یک گرم به صد گرم سه سال طول کشید. سرما در کلیه‌ی بزرگ کندتر پیش می‌رود و محلول قدیمی نمی‌توانست به‌موقع جلوی یخ را بگیرد. تیم باید ترکیبی تازه و برنامه‌ی سرمایش تازه‌ای طراحی می‌کرد.

۳۲ کلیه چه نشان دادند

فینگر، جراح پیوند و یکی از رهبران این کار، به MIT Technology Review گفت که ده سال پیش امید چندانی نداشت. پس از آخرین پیوند از اتاق بیرون رفت و گفت: «این خیلی بزرگ است.» درباره‌ی کلیه‌های گرم‌شده ساده می‌گوید: «صورتی می‌شوند.»

در آزمایش ۳۲ کلیه در چهار گروه به کار رفت: تازه، یک روز روی یخ، فقط خیسانده‌شده در محافظ انجماد، و شیشه‌ای‌شده. هشت کلیه شیشه‌ای شدند. بیشترشان یک تا هفت روز در سرما ماندند و یکی ۳۶۶ روز. کلیه‌ای که یک سال نگهداری شده بود پیوند نشد. آن را روی دستگاه پرفیوژن آزمودند که مایع گرم و اکسیژن‌دار را از عضو عبور می‌دهد. ادرار ساخت، هرچند کمتر از بقیه.

سه کلیه‌ی شیشه‌ای‌شده به خوک‌ها پیوند شدند و دو ساعت زیر نظر ماندند. خون به‌طور یکنواخت از آن‌ها گذشت و ادرار بلافاصله پدید آمد. حتی بیشتر از کلیه‌هایی که یک روز روی یخ بودند ادرار ساختند، هرچند کمتر از نصفِ کلیه‌های تازه (میانگین ۱۸۱ میلی‌لیتر به ازای هر ۱۰۰ گرم بافت، در برابر ۷۳ و ۴۱۱).

اما ادرار آزمون واقعی نیست. کلیه‌ی سالم باید خون را پاک کند و این با کلیرانس کراتینین سنجیده می‌شود: اینکه کلیه در هر دقیقه چقدر خون را از این پسماند پاک می‌کند. در اینجا کلیه‌های شیشه‌ای‌شده تقریباً ۵۰ برابر بدتر از کلیه‌های تازه و سه برابر بدتر از کلیه‌های روی یخ عمل کردند (۱٫۰ در برابر ۴۷٫۸ و ۳٫۶). کلیه‌ی روی یخ هم در ساعت‌های نخست به‌سختی کار می‌کند، پس مقایسه‌ی منصفانه همین است. با این حال فاصله زیاد است.

زیر میکروسکوپ، کلیه‌های شیشه‌ای‌شده آسیب لوله‌ها را نشان دادند. این‌ها لوله‌های ریزی‌اند که کلیه آب و مواد مفید را از آن‌ها به خون برمی‌گرداند. پس از پیوند، دیواره‌ی رگ‌ها هم آسیب دیده بود. مظنون اصلی پژوهشگران محلول سمی است: کلیه‌هایی که فقط در آن خیسانده شده بودند و هرگز منجمد نشدند، تقریباً همین‌قدر آسیب دیده‌اند. این را نمی‌توان کاملاً ثابت کرد، چون آن کلیه‌ها هرگز به خوک پیوند نشدند.

نصفِ یک پیشرفت

همکاران نتیجه را متفاوت می‌خوانند. پیتر کیلبراید، پژوهشگر انجماد زیستی و از بنیان‌گذاران شرکت Kyros Kairos، آن را پیشرفتی خواند که نیمی از مسئله را حل می‌کند. با توجه به اعداد بالا، نگهداری و گرم‌کردن بدون یخ حل شده، اما کار اصلی کلیه، تصفیه‌ی خون، نه. مهمت تونر، استاد هاروارد، به این کار نزدیک‌تر است. او معاون مدیر ATP-Bio است، مرکزی که بنیاد ملی علوم آمریکا از طریق آن این کار را تأمین مالی می‌کند. او به Gizmodo گفت که اکنون می‌توان زمان زیستی را در یک عضو پیچیده با اطمینان متوقف کرد.

آزمایش هنوز چه چیزی را نشان نداده است

نویسندگان خودشان محدودیت‌ها را برشمرده‌اند. این یک پیش‌چاپ است و هنوز داوری همتا نشده. در هر گروه سه پیوند بود و مشاهده دو ساعت طول کشید، پس کسی نمی‌داند خوک می‌توانست با چنین کلیه‌ای یک هفته یا یک ماه زنده بماند یا نه. نگهداری یک‌ساله فقط روی یک کلیه آزموده شد. دماسنج‌ها کل عضو را پوشش نمی‌دادند، پس بلورهای ریز یخ را نمی‌توان رد کرد. با سه خوک حتی نمی‌توان ثابت کرد که کلیه‌ی شیشه‌ای‌شده بدتر از کلیه‌ی روی یخ نیست.

گام بعد، تیم می‌خواهد کلیه‌های شیشه‌ای‌شده را برای مدت طولانی به خوک‌ها پیوند بزند و چند هفته پیگیری کند. همچنین به دنبال محافظ‌های انجماد کم‌سمیت‌تر است. پس از آن نوبت کلیه‌های انسانی است که برای پیوند رد شده‌اند. فینگر امیدوار است بخشی از آسیب خودبه‌خود ترمیم شود یا بتوان آن را روی دستگاه پرفیوژن درمان کرد. او فکر می‌کند کلیه‌ی انسان شاید این فرایند را بهتر از کلیه‌ی خوک تحمل کند.

سخت‌گیرترین داور، باز هم، فاهی است، همان کسی که خرگوشش در سال ۲۰۰۹ ۴۸ روز با کلیه‌ی شیشه‌ای‌شده زندگی کرد. او بازگشت جریان خون را بسیار مهم می‌خواند، اما آسیب‌ها نگرانش می‌کنند. قضاوتش: «از این آزمایش‌ها نمی‌توان گفت این کلیه‌ها می‌توانستند جان را نگه دارند یا نه.»